JPH09508694A - 可変角度歯車装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 歯車装置は、作動中、任意の平面においてシャフト（１５４′、１６０′）間の角度の８０度以上の変化を許容した状態で、２つのシャフト（１５４′、１６０′）間で実質上一定の速度を直接伝達する種々の形の歯車（１５０ａ、１６０ａ）を提供する。装置に適する歯車の歯のいくつかの形状は定速ジョイントの設計において特に詳細に決められ適用される。

Description

【発明の詳細な説明】 可変角度歯車装置 技術分野 本発明は伝動装置及び定速ユニバーサルジョイントに関し、特に、駆動シャフ トの軸線と被駆動シャフトの軸線との間の交角を１８０°の整合角度から比較的 幅広い連続角度範囲（例えば、±４０°）にわたって変化させることができる状 態で、駆動シャフトから被駆動シャフトへ回転を伝達するような方法にて２つの シャフトを直接連結するための歯車装置に関する。 発明の背景 数世紀にわたり、整合した軸線や平行な軸線上でシャフトを相互連結するため に外側及び内側のはめば歯車及び平歯車が使用されており、９０°から１８０° までの全範囲にわたる一定の角度で互いに交わる軸線を有するシャフト間で回転 力を伝達するために傘歯車が使用されている。今世紀においては、軸線が全角度 範囲にわたって互いに交わるのみならず、軸線がオフセットした（即ち、交わら ない）状態で、同様の目的を達成するためにハイポイドギヤが開発された。この ような既知の内側及び外側の平歯車装置においては、シャフトの整合が絶対に必 要であり、既知の傘歯車及びハイポイドギヤの対は歯車の軸線間で１つのみの所 定角度を持つように特に設計される。 しかし、作動中に小さな角度変化が生じるはずの整合軸線間での力の伝達の際 に発生するシャフトの小さな不整合を補償するためのある既知の特殊なカップリ ング／ジョイント機構が存在する。例えば、平行オフセットにおける僅かな相対 運動（例えば、０．４０インチ／１ｍｍ）又は僅かな角度的不整合（例えば、１ °以下）を生じるかもしれないようなシャフトを結合するためのナイロンスリー ブ内に二重クラウン式(double-crowned)の平歯車を使用することが知られている 。しかし、軸線間でのある程度の角度変化（例えば、１°以上）に対しては、適 正な結合及び回転力の伝達を保証するために、完全に新規な組の噛合する歯車を 設計し、製造しなければならない。 もちろん、角度変化を生じるシャフト間で回転運動を伝達するための非歯車手 段（歯車を使用しない手段）も知られている。このような既知の最善の装置は自 動車の駆動シャフトと車軸とを連結するために使用されるユニバーサルジョイン トであろう。このようなユニバーサルジョイントは対応するヨークによりそれぞ れ保持された２つの小さな交差軸の形として構成されることが多い。しかし、こ のようなヨーク及び軸ジョイントにより連結されたシャフトは各全回転(revolut ion)におけるある割合の回転(rotation)では旋回(turn)できない。それ故、定速 （ＣＶ）ジョイント（例えば、ルゼッパ及びバーフィールド(Rzeppa and Birfie ld）ジョイント）が開発された。このジョイントにおいては、角度をなしたシャ フト間の連結地点は回転ボールにより構成され、これらの回転ボールは、駆動シ ャフト及び被駆動シャフトの各回転期間中、個々のトラック内で前後に転がり、 シャフト間に形成される瞬間角度を二等分する平面内にそれぞれの中心を常に維 持させる。 このようなユニバーサル及び定速ジョイントは極めて複雑で、その潤滑が比較 的困難であり、このようなジョイント素子の設計及び製造は世界的な自動車産業 にとってかなり重要な極めて特殊で難解な技術として広く認識されている。この 定速ジョイント技術はかなり発展しているが、このジョイントは高価であり、製 造が困難な多くの部品を含む。このようなジョイントは伝達できる回転速度に限 界があり、作動できる角度に限界がある。更に、このようなジョイントにより達 成できる回転速度は各回転中に逆行運動しなければならない回転ボールの慣性に より制限を受ける。 本発明は作動中に可変角度で交わる軸線間で運動を伝達する任意の技術にほと んど利用できる。そして、後に説明する特定の実施例において示すように、本発 明は定速ジョイント技術に特に応用できて顕著な改善を与え、顕著な簡略化の基 礎を提供し、定速ジョイントの設計を改善する。 発明の概要 広義的には、本発明は、駆動シャフトの軸線と被駆動シャフトの軸線との間の 交角（「シャフト角」という）を変化させることができる状態で、駆動シャフト から被駆動シャフトへ回転を伝達するような方法にて２つのシャフトを直接連結 するための新規な伝動装置の形をした歯車装置に関する。このような角度変化は 、１８０°から２°以上（例えば、４０°）異なるある好ましい最大角度まで、 １８０°の各側へ延びる（即ち、軸線が平行に整合するか又は一致するような位 置の各側へ延びる）幅広い連続範囲にわたって可能である。本明細書において使 用する「好ましい最大角度」なる用語は、歯車装置を使用している特定の応用に おける回転力の満足な伝達を得るためにシャフトを交差させねばならない（１８ ０°からいずれかの方向へ変化した）任意の角度を意味するものとする。例えば 、好ましい最大角度が４０°である場合は、可能な関節運動は１８０°の整合位 置の各側で４０°の角度まで行うことができる。これにより、回転力を伝達して いる間に、８０°の全角度にわたってシャフトの角度を相対的に調整できる。 基本的には、本発明は作動中のシャフト間の角度変化を許容した状態で２つの シャフト間で一定の速度を伝達するために一対の歯車を使用する。最も好ましい 実施例においては、シャフトの軸線は任意の平面内での共通枢点のまわりで相対 的に関節運動できる。この関節運動は、２つの歯車のピッチ円を同じ寸法とし、 これらのピッチ円を同じ球体上の大円(great circles)として常に維持させるよ うな構成を採用することにより、達成される。球体幾何学において自明の如く、 このような大円は２つの地点で交わり、交差する大円間（即ち、歯車のピッチ円 間）で球体の表面に形成される一対の弓形は球体の表面のまわりの大きなレムニ スケート(lemniscate)（８の字）を形成する。噛合する歯車間の歯接触点の相対 運動が歯車のシャフトのすべての相対角度調整においてそれぞれのレムニスケー トを描くので、２つのシャフトは一定速度で回転する。 本発明のこの主要構成のため、所定のピッチ円を有する内歯を備えた第１歯車 を使用し、第１歯車と同じピッチ円を有し外歯を備えた第２歯車を第１歯車に噛 合させる。これらの歯車は噛合する歯を有し、これらの歯は１８０°離れてセン タリングされた２つの領域で噛合する。歯車のピッチ円が同じ寸法を有するので 、歯車は１：１の比率で回転する。 本発明はまた、２つの外歯車を使用して１：１の比率で回転運動を伝達するよ うに、または、１：１以外の比率で回転運動を伝達するように構成できる。後者 の構成を開示した実施例においては、歯車の有効ピッチ円はそれぞれ、交点の一 方を共有する２つの異なる寸法の球体のうちの対応する球体上の大円であり、２ つの球体のうちの小さい方の球体は大きい方の球体の内側又は外側に位置する。 しかし、これらの実施例においては、歯車は普通の内歯又は外歯伝動機構と同じ 方法で単一の噛合領域のみを共有する。 本発明の可変角度歯車装置の上述の構成のいずれかに使用するために、４つの 異なる歯車の歯の構造、即ち、円／接線（ＣＴ）構造、ダイアモンド上の円（Ｃ Ｄ）構造、「弓形」構造、及び、弓形／逆曲線（Ｌ／ＩＣ）構造を開示する。こ れらの構造については後に詳細に説明する。これらすべての構造においては、歯 車の軸線は１８０°の各側からある好ましい最大角度まで測った角度範囲にわた って可変的に交わることができ、これらすべては共通の特徴を有する。すなわち 、歯車のピッチ面において見たときに、各噛合する歯の長手方向歯面の少なくと も中央部分は、歯車が駆動／被駆動関係にて回転しているときに、上記の好まし い角度範囲にわたって交差軸線を変化させることができるように選択された直径 を有する単一円の円弧となる。［注：歯車の「ピッチ面」とは、歯車の軸方向の 面（軸線を含む面）に対して垂直で、ピッチ表面に対して接線方向となる面を言 う。］ 上記ＣＴ構造及びＣＤ構造においては（及びＬ／ＩＣ構造における一対のうち の一方の歯車においては）、ピッチ面において見たときに、各歯の中央部分のみ が単一円の円弧を有する。一方、弓形構造においては、各歯表面の全体の長手方 向湾曲部が単一円の円弧となる。 本発明の歯車のための好ましい構成においては、ダイヤメトラルピッチは、歯 車の軸線が好ましい最大角度で相対的に傾斜したときに、各歯車の２以上の噛合 する歯が歯車間の各噛合領域で同時に噛み合うように選択される。従来の伝動装 置の構成と同様、歯厚は、所期の負荷が噛合する多数の歯により安全に伝達され るのを保証するように選択される。 上記ＣＴ構造及びＣＤ構造においては、ピッチ面において見たときに、噛合す る各歯の両方の歯面の中央部分は、所定の直径の単一円の両側部を形成するそれ ぞれの円弧となる。 弓形構造においては、各歯表面の全体の長手方向湾曲部を形成する円弧は所定 の直径の単一円の一部である。しかし、弓形構造においては、この円は特定の球 体の表面上に形成された特定の円と同一であり、その直径は歯車の軸線間の所望 の最大交角に等しい（球体の中心から測った）角度に対峙する。１：１の伝達比 のための弓形構造は各歯車のピッチ円が大円となるような球体上の円である。１ ：１以外の伝達比に対しては、円は２つの交わる球体のうちの大きい方の球体上 に形成される。 上記ＣＴ構造、ＣＤ構造及びＬ／ＩＣ構造は、歯車が一方向において駆動する か又は駆動されるような実施例にとって好ましい。その理由は、ＣＴ構造、ＣＤ 構造及びＬ／ＩＣ構造における歯はバックラッシュを伴わずに（即ち、最小組立 て公差で）満足に作動するからである。逆に、弓形構造における歯は、歯車の軸 線が所望の最大角度で交差したときにのみ、バックラッシュ無しで噛合する。シ ャフトの軸線が１８０°で整合したときに、弓形構造における歯間のバックラッ シュは最大値まで増大する。それ故、大きなバックラッシュが作動上の問題を生 じさせるような場合には、弓形構造は得策でない。 １：１の伝達比に対しては、好ましくは、歯車の歯は上方ランド部と下方ラン ド部との間に直線プロフィール（輪郭）を持つように作られる。その理由は、（ イ）噛合する歯は相対的に「転がらず」、むしろ、ハイポイドギヤと幾分同様の 方法で、摺動接触し、（ロ）歯の直線側部は噛合する歯上の接触パターンを長く するからである。更に、後の詳細な説明から明らかなように、インボリュートプ ロフィールはＣＴ構造、ＣＤ構造及びＬ／ＩＣ構造に対して比較的採用し難い。 しかし、インボリュートプロフィールは弓形構造に対しては採用でき、このよ うなインボリュートプロフィールは１：１以外の伝達比にとって必要である。そ の理由は、歯が互いに摺動すると共に互いに転がらなければならないからである 。更に、インボリュートプロフィールは、２つの歯車が回転運動を伝達せずに転 頭運動のみを行うようなある１：１の伝達比にとって望ましい場合がある。 以下、寸法及び重量を著しく減少させると共に潤滑を容易にしながら、すべて の平面において広範囲の角度的な関節運動を可能にするような特徴を有する新規 なＣＶジョイント構造における本発明の種々の応用に沿って、本発明の歯の基本 的な構造を詳細に開示する。 図面 第１図は可変角度で交差する軸線上で整合した一対のシャフト間で１：１の比 率にて回転力を伝達するための本発明の第１構成に係る一対の歯車の概略部分断 面図で、歯車がそれぞれの支持フレーム内に装着され、それぞれのシャフトが１ ８０°の整合位置にある状態を示す図、 第２図は、第１図の歯車装置の歯車及びシャフト部分を示す象徴図で、好まし い最大角度で交差する歯車の軸線を示す図、 第３Ａ、３Ｂ及び３Ｃ図は、第２図に示す方法で配置された一対の回転する適 合歯車のピッチ表面上の組をなす歯接触点間の相対運動を概略的に示す図、 第４図は、第３Ａ、３Ｂ及び３Ｃ図に示す一つの組の歯接触点間の相対運動を グラフ的に示す図、 第５Ａ図は第１図の一対の適合歯車の部分図で、歯車の軸線が１８０°で整合 した状態を示し、各歯車のピッチ円上における連続する歯間の投影弦状中心間距 離を示す図；第５Ｂ図は選択した好ましい最大角度ｘで（第２図に示すように） 可変的に交差した一対の歯車の一部の概略図で、歯車がそれぞれの軸線のまわり で回転するときに、修正した平坦な投影面における噛合歯を示す図、 第６図は１８０°で整合した軸線を有する歯車のラジアル中央面における本発 明の一対の歯車の噛合歯の部分輪郭を示す概略図、 第７図は本発明のＣＴ構造に係る歯車の歯の輪郭を、歯車のピッチ面内にて示 す概略図、 第８Ａ、８Ｂ及び８Ｃ図は、本発明のＣＴ構造に係る一対の歯車の噛合歯の輪 郭を、修正した平坦な投影面内にて示す概略図で、好ましい最大角度ｘで交差し た軸線を有する歯車対を示す図であり；特に、第８Ａ図は歯車対の噛合領域の１ つ（第１領域）を示し、第８Ｂ図は同じ時刻での第２噛合領域を示し、第８Ｃ図 は、各歯車が円ピッチの３／４の距離だけ更に回転した後の第８Ｂ図の第２噛合 領域を示す図、 第９Ａ及び９Ｂ図は、本発明のＣＤ構造に係る一対の歯車の歯形を決定するた めの幾何学形状を示す図、 第１０図は本発明のＣＤ構造に係る一対の歯車の噛合歯の輪郭を、修正した平 坦な投影面内にて示す概略図、 第１１図は本発明のＣＴ構造又はＣＤ構造に適用できる別の形状変形例に係る 別の一対の歯車の噛合歯の輪郭を、修正した平坦な投影面内にて示す概略図、 第１２図はＣＴ構造及びＣＤ構造の歯に必要な極めて小さな先端逃がしクリア ランスを誇張して示す概略図、 第１３Ａ及び１３Ｂ図は、本発明の弓形構造(lune design)に従って形成した 歯車の歯の概略図であり；特に、第１３Ａ図は各歯面の長手方向湾曲部を形成す る円弧を決定するための幾何学形状を示し、第１３Ｂ図は、歯車が選択された最 大角度で可変的に交差するそれぞれの軸線のまわりで回転するときの２組の噛合 歯の輪郭を、修正した平坦な投影面内にて示す図、 第１４Ａ及び１４Ｂ図は、本発明のＬ／ＩＣ構造に係る一対の歯車の噛合歯の 輪郭を、修正した平坦な投影面内にて示す概略図であり；特に、第１４Ａ図は好 ましい最大角度で交差する歯車の軸線を示し、第１４Ｂ図は２０°の角度で交差 する軸線を示す図、 第１５図は本発明に係る定速ジョイントの第１実施例を示す概略部分断面図、 第１６図は高速及び高トルク条件の下で使用するのに好ましい本発明に係る定 速ジョイントの別の実施例を示す概略部分断面図、 第１７図は関節駆動シャフト組立体に組み込まれた第１５図と同様の２つの定 速ジョイントを示す概略図、 第１８図は車両のための操舵駆動車軸に組み込まれた第１５図と同様の定速ジ ョイントを示す概略図、 第１９図は第１５図と同様の回転する定速ジョイントの概略部分断面図で、紙 面内で関節運動し、包囲ブーツと潤滑流体とを含むジョイントを示す図、 第２０Ａ及び２０Ｂ図は、１：１以外の比率で回転力を伝達するための構成を 有する本発明の歯車装置の別の実施例を示す概略図であり；特に、第２０Ａ図は １８０°より小さな角度で交差するシャフト上に支持された内歯／外歯の歯車対 の上面図、第２０Ｂ図は、対応するシャフトが１８０°で整合したときの上記歯 車対の歯車のみの端面図、 第２１図は外歯車のみを使用して１：１以外の比率で回転力を伝達するための 本発明の歯車装置の更に別の実施例を示す概略図である。 好ましい実施例の詳細な説明 歯車装置 第１図ないし第５Ｂ図は一対の回転するシャフトを相互連結するための本発明 の第１実施例における一対の歯車の種々の特徴を示す。第１実施例の概略部分断 面図である第１図において、カップ状の支持体１２に固定された内歯車１０はキ ャリヤ２６のジャーナル１６内に保持されたシャフト１４にスプライン連結され る。噛合する外歯車２０は第２シャフト２４のハブ２２に回転するために固定さ れ、第２シャフトは適当な軸受２８を介してハウジング１８内で回転可能に支持 される。キャリヤ２６自体はピン３０によりハウジング１８に枢着され、軸線３ ２のまわりで回転できる。 第１図において、シャフト１４、２４はその軸線４０、４２が１８０°の整合 位置にある状態で示してある。（歯車１０、２０の歯の一部は１８０°の整合位 置にある状態で第５Ａ図に示す。）この位置において、歯車１０、２０の歯は歯 車カップリングの歯と同じ方法で互いに噛み合う。 内側部材３４と外側部材３６とから成る球面軸受は噛合する歯車１０、２０を 適正な噛合関係に維持する。すなわち、内側部材３４はシャフト１４の端部にボ ルト止めされ、外側部材３６はハブ２２と歯車２０の内部のリップ部３８との間 に捕捉される。 第２図は第１図に示す歯車装置の歯車及びシャフト部分を象徴的に示す。しか し、第２図においては、シャフト１４、２４の軸線４０、４２が「好ましい最大 角度」で（即ち、回転力が伝達されている間にシャフトの軸線が可変的に交差で きるようなある所定の最大シャフト角ｘで）交差している状態を示す。 歯車２０が軸線３２のまわりで第１方向へ角度ｘだけ枢動した状態を実線にて 示し、歯車が軸線３２のまわりで反対方向へ角度ｘだけ枢動した状態を二点鎖線 にて示す。これは、回転力が満足に伝達されている間に歯車対が可変的に枢動で きる幅広い角度範囲を示す。シャフトの軸線間のこのような可変角度相対運動中 は常に、歯車１０、２０は２つの噛合点で噛み合いを維持し、各噛合点の中心は 、歯車のピッチ表面が軸線３２と交わる地点に位置する。 第１図ないし第５Ｂ図に示すこの基本的な第１実施例においては、歯車１０、 ２０は、歯車のシャフトが１：１の比率で回転するときには歯車が相対回転しな いような既知の歯車カップリングと同じ方法で機能する。しかし、それぞれのシ ャフトの角度方位が（第２図に示すような）１８０°の整合位置から外れるよう に可変的に調整されたときには、歯車が常に同じ速度で回転している場合でさえ 、歯車の歯は噛合及び噛合解除を行うように連続的に運動する。 噛合及び噛合解除を行うような歯車１０、２０の歯のこの相対運動は第３Ａ、 ３Ｂ及び３Ｃ図に概略的に示され、これらの図はそれぞれ、軸線４０、４２があ る好ましい最大角度で交わっているときの軸線４０、４２のまわりでの歯車の相 対回転の３つの異なる位置を示す。第３Ａ、３Ｂ及び３Ｃ図は、噛合する歯車の 歯が噛合及び噛合解除を行うように運動するときの４つの異なる組の歯接触点の 相対前進度(advancement)を示す。 第３Ａ図において、内歯車１０上の歯接触点Ａは外歯車２０上の歯接触点Ａ′ と噛合し、これと同時に、内歯車１０上の歯接触点Ｃは外歯車２０上の歯接触点 Ｃ′と噛合する。第３Ｂ図は、歯車が１：１の比率で１／４回転だけ回転した後 の各歯車上の同じ歯接触点を示し、この場合は、歯車１０の歯接触点Ｂ、Ｄと歯 車２０の歯接触点Ｂ′、Ｄ′とが噛合接触する。更に１／４回転だけ回転すると 、第３Ｃ図に示すように、歯接触点Ａ、Ａ′とＣ、Ｃ′とが再度噛合するが、第 ３Ａ図に示す初期の接触位置から１８０°ずれたそれぞれの位置で噛合すること になる。 第３Ａ、３Ｂ及び３Ｃ図に示す歯接触点はすべて、それぞれの歯車のピッチ円 上に位置し、幾何学的には、これらのピッチ円はそれぞれ同じ球体上の大円とな る。すべての大円は１８０°離間した２つの位置で互いに交差する。第４図は、 第３Ａ、３Ｂ及び３Ｃ図に示すそれぞれの組の歯接触点のうち１つの間の相対運 動、即ち、歯車１０、２０が互いに一回転するときのそれぞれのピッチ円１０′ 、２０′に沿った歯接触点Ａ、Ａ′の運動の軌跡を概略的に示す。それぞれのピ ッチ円は平坦な投影面において示すが、各歯接触点はレムニスケート状のパター ン（「球体の表面上の８の字」）をたどることが分かる。そして、ユニバーサル ジョイント分野において既知のように、このようなレムニスケート運動は２つの 間接運動するシャフト間で一定速度を伝達するときに本質的に生じるものである 。 上述のように、第５Ａ図は第１図の一対の噛合する歯車の一部を概略的に示し 、内歯車１０の軸線と外歯車２０の軸線とが１８０°位置で整合している状態を 示す。この位置において、それぞれのピッチ円１０′、２０′は一致する。一致 したピッチ円上に、内歯車の歯Ｉ₁、Ｉ₂の歯中心４４、４５及び外歯車の歯Ｅ₁ 、Ｅ₂、Ｅ₃の歯中心４６、４７、４８をそれぞれ示す。また、連続する歯中心４ ６、４７と歯中心４７、４８との間の投影弦状中心間距離ＰＣをも示す。 第５Ｂ図は第５Ａ図に示した歯車１０、２０の部分とほぼ同じ部分を概略的に 示す。しかし、第５Ｂ図においては、歯車は選択した好ましい最大角度ｘにて可 変的に交わった状態で示され、歯車の歯は各組の歯車の歯のピッチ円筒の修正し て平坦にされた投影面において現されている。平坦な投影面は、各平坦な投影面 上の連続する歯間の中心間距離が歯中心間の投影された弦状距離ＰＣに等しくな るように修正される。 第５Ｂ図から分かるように、歯車１０、２０の軸線が所定の好ましい最大角度 ｘで可変的に交わった状態でこれらの歯車が回転しているとき、噛合係合の中心 は軸線３２（このまわりで歯車が相対枢動する）に一致し、歯車間で伝達されて いる負荷は１０個の歯により共有される。すなわち、第５Ｂ図においては５個の 歯が噛合係合している状態を示すが、上述のように（そして、第１図から分かる ように）、歯車１０、２０は１８０°離間して位置した２つの噛合中心のまわり で常に同時に噛み合う。 歯車１０、２０は従来の歯車装置における噛合する平歯車及びはすば歯車と同 じ方法で相対転がりを行わず、従来のように設計された歯車の歯はユニークな歯 車の歯の設計を開発した本発明の新規な可変角度歯車装置にとって適さないこと に留意されたい。 歯車の歯の設計 （イ）基本的な設計要素 上述のように、本発明の可変角度歯車装置は１：１以外の比率で回転力を伝達 するために使用することができる。しかし、主要な応用の１つは１：１の比率で の伝達構造に関連し、以下の説明では、このような構造に適した歯車の歯の設計 について述べる。 第６図には、本発明に係る一対の歯車５０、５２の噛合する歯の部分的な輪郭 を概略的に示す。また、図面を明瞭にするため、外歯車５２は断面図として示さ ない。歯車の軸線は１８０°の位置で整合し、歯の輪郭は歯車のラジアル中央面 において示す。外歯車の２つの歯５４、５５が内歯車の３つの歯５６、５７、５ ８と十分に噛合している状態を示す。 第６図から分かるように、歯車のすべての歯の作業表面は直線的な側面を有す る。これは好ましいプロフィール形状である。上述のように、本発明の歯車の軸 線が１：１の比率で回転している間に１８０°の整合から外れるように位置決め されたとき、歯車は２つの共有された噛合中心のまわりで噛合及び噛合解除を行 うように常に運動する。この運動により、噛合する歯の表面はハイポイドギヤの 噛合する歯間に生じる摺動接触と幾分似た方法で互いに摺動できる。好ましい直 線状の歯の表面は噛合を介して摺動接触の連続ラインを生じさせる。更に、直線 状の歯は半径方向のライン６０を追従するように設計することができるが、（ラ イン６２にて示す）スプライン形状が好ましい。 本発明に係る歯車の歯に共通の別の特徴があり、本発明のＣＴ（円／接線）構 造に従って形成された歯車の歯を例にとってこの特徴を説明する。第７図は、Ｃ Ｔ構造の歯車の歯６４の輪郭を、歯車のピッチ面において概略的に示す。本発明 に係るすべての歯と同様、このＣＴ構造の歯は次のような基本的な設計上の特徴 を有する。半径方向の中心線６８の各側部における歯６４の作業表面の中央部分 ６６、６７は、その歯車が本発明に係る噛合する歯車と駆動及び被駆動関係にて 回転しているときに噛合する歯車の軸線の交点が１８０°の各側においてある所 定の好ましい最大角度までの角度範囲にわたって１８０°の整合位置から連続的 に変化できるように選択された直径を有する単一の円７０の円弧により、形成さ れる。各ＣＴ構造及びＣＤ構造の歯（及びＬ／ＩＣ構造の歯の１つ）の２つの作 業表面の中央部分を形成する円弧は同じ円の一部から得られる。しかし、各弓形 構造の歯の２つの作業表面も同じ直径を有する円の円弧とすることができるが、 これらの表面は同一の円上に形成されない。これらの特徴は後に詳細に説明する 。 更に、本発明のすべての設計における必要な単一円のための直径は、２以上の 噛合する歯が噛合する歯車により共有される各噛合中心のまわりで同時に噛み合 うことを保証するように選択される。単一円の直径の選択については、本発明の ４つの好ましい歯の設計の以下の説明において、他のパラメータと一緒に説明す る。 （ロ）ＣＴ（円／接線）構造の歯の設計 上述のように及び第７図から分かるように、本発明のＣＴ構造の歯車の歯の設 計は単一の円の選択から始まる。この第１工程は歯車技術において周知な方法と 同じ方法で達成できる。すなわち、本発明の歯車対のための寸法及び強度仕様は 、本発明の可変角度歯車装置を使用する応用（例えば、軽トラック自動車の操舵 ／駆動車軸のためのＣＶ構造ジョイントへの応用）に従って最初に決定される。 歯車の歯末円（最大直径）は歯車を作動させねばならない物理的な空間により制 限されることがあるし、ダイヤメトラルピッチは、歯の通常の弦方向厚さ（即ち 、ピッチ円に沿った各歯の弦方向厚さ）が噛合する多数の歯により所期の最大負 荷を支えることができるのに十分なものとなるように選択しなければならない。 これに関し、１：１の比率で運動を伝達するための歯車装置を使用する場合に 、本発明の一対の歯車は同じ寸法の一対の従来の歯車における負荷の２倍の負荷 を扱うことができることに留意されたい。すなわち、本発明の歯車対は１８０° 離れてセンタリングされた２つの噛合領域を占めるので、これらの歯車対は同じ 寸法の従来の歯車の２倍の噛合歯を有し、ダイヤメトラルピッチは従来必要だっ た厚さより十分小さな通常の弦方向厚さを提供するように選択することができる 。 第７図を参照すると、適当な歯末の寸法及びダイヤメトラルピッチを選択した 後、歯の中央部分を形成するための単一の円７０を使用する。円７０は半径方向 の中心線６８に沿って必要な通常の弦方向厚さＤを有する円を提供する半径Ｒを 有する。 次いで、２以上の歯が本発明の歯車対により共有される２つの噛合中心の各々 のまわりで噛み合うことを保証するのに十分な程度まで、各歯車の長手方向の面 幅を延長させるのが好ましい。これを達成するため、特定の応用にとって必要と なる角度変化を最初に決定する。例えば、特定のトラックの駆動シャフト用に設 計したユニバーサルジョイントは５°−１０°以下の関節運動を必要とするが、 ４０°以上の関節運動を操舵駆動(steer-drive)に必要とされる。上述のように 、この所望の角度変化を「好ましい最大角度ｘ」として参照する。 第７図に示す例においては、好ましい最大角度ｘが４０°であると仮定する。 角度ｘは（点Ａ、Ｂ及びＥ、Ｆ間の構成ラインにより示される）半径方向の中心 線６８の各側部で形成され、点Ａ、Ｅは歯表面６６上で中心線６８の各側部で歯 表面角ｘ（この例では、４０°）を画定し、点Ｆ、Ｂは歯表面６７上で同様の歯 表面角を画定する。 次いで、直線７２、７３及び７４、７５により示される歯表面延長部を形成す ることにより各歯表面６６、６７を延長させる。各直線はそれぞれの歯表面上の 点Ａ、Ｅ、Ｂ、Ｆにおける接線として引かれたものである。各延長線７２、７３ 及び７４、７５はそれぞれの接線点から軸方向に中央線７６との投影交点まで延 び、歯表面延長部の構造を完成させる。最終的な歯形においては、好ましくは、 歯表面延長部の鋭利な端部を破線で示すように面取りする。 各延長線７２、７３及び７４、７５がそれぞれの接線点において引かれた半径 方向の線に対して垂直となっているので、簡単な幾何学的分析により、各延長線 と軸方向の中心線７６との間に形成される角度が面角ｘ（この例では、４０°） に等しくなることが分かる。 本発明の歯車が可変的に交わる角度で２つのシャフトを相互連結したときに、 このＣＴ構造に従って形成された歯は係合及び係合解除を行うように適正に摺動 する。また、このＣＴ構造は、歯車対の噛合係合中心の一方又は両方において、 歯車の軸線が好ましい最大角度で交わっている場合でさえも、２以上の噛合する 歯が負荷を支えることを保証する。 更に、各歯車が奇数個の歯を有するようにダイヤメトラルピッチを選択した場 合、この構成は、歯車の軸線が好ましい最大角度で交わっているときに、２以上 の噛合する歯が歯車対の両方の噛合係合中心のまわりで負荷を支えることを保証 する。このような状態を第８Ａ及び８Ｂ図に示すが、これらの図は、本発明のＣ Ｔ構造に係る一対の歯車の噛合の輪郭を、修正された平坦な投影面において示し 、また、歯車対の軸線が好ましい最大角度ｘで交わっている状態を示す。 第８Ａ図は上述の方法により設計したＣＴ構造の歯車対の噛合領域のうちの第 １噛合領域を示し、第８Ｂ図は同じ時刻における当該歯車対の第２噛合領域を示 す。上述と同様、説明を簡単にするために、歯車の歯が４０°の好ましい最大角 度を持つように設計されているものと仮定する。上述のように、この設計では、 軸線が平行に整合しているか又は一致しているような位置の各側へ４０°延びる 角度範囲が提供され、合計８０°の関節運動領域が得られる。 第８Ａ図において、外歯車の歯８０の中心は第１噛合領域の中心に位置し、外 歯車の歯８０は内歯車の歯８１、８２と噛み合う。同じ時刻において、第８Ｂ図 に示す第２噛合領域では、内歯車の歯８３の中心が噛合領域の中心に位置し、内 歯車の歯８３は外歯車の歯８４、８５と噛み合う。従って、歯車対により相互連 結されたシャフトが最大角度で交差するとき、歯車の６つの歯が負荷を共有して 支える。 第８Ｃ図は、歯車が円ピッチの３／４の距離だけ更に回転した後の時刻におけ る第８Ｂ図に示したような第２噛合領域を示す。第８Ｃ図に示す時刻において、 外歯車の歯８６の半径方向の中心線は内歯車の歯８７の右手側延長部に接触し、 これら２つの歯間の接触ラインは、歯８６の前面に沿って（図の）右方への摺動 運動を開始し、歯８７の後面に沿って左方への摺動運動を開始する。同時に、内 歯車の歯８７と外歯車の歯８５との間の接触ラインは、歯８７の前面に沿って左 方へ摺動し、歯８５の後面に沿って右方へ摺動する。 上述のように、シャフトが好ましい最大角度ｘで指向しているときに噛合する 歯の数は、すべての予期される作動条件に対して噛合する歯の最小数を表す。シ ャフトが実質的な１８０°の整合位置へ移動したとき、２つの歯車の歯はカップ リングのような方法で完全に噛み合う。それ故、選択されたダイヤメトラルピッ チ及び歯の垂直弦方向厚さが（多数の歯が好ましい最大角度で噛合している状態 で）予期される負荷を支持するのに十分な場合は、歯車対は、一層小さな角度方 位の下では、十分な強度を有する。 当業者なら、歯車の歯面の可能なスコアリング(scoring)は本発明の歯車間の 摺動接触を考慮して特殊な考察を必要とすることを認識できよう。しかし、本発 明の歯車装置におけるスコアリングの可能性を考察するときは、（イ）負荷が２ つ同時に噛合する多数の歯により共有されるので、各歯上の表面圧力が減少する こと、及び（ロ）各歯の対向歯面が各噛合位置でそれぞれ負荷を受けることに留 意しなければならない。また、各対の噛合歯が噛合及び噛合解除を行うときに相 対的に摺動する歯表面距離は、シャフト角が１８０°に近づくにつれて減少する 。それ故、歯車間のシャフト角が減少するにつれて摺動速度が減少し、歯車の歯 間の表面圧力及び摺動速度が好ましい最大角度で許容できるものである場合は、 スコアリングの可能性の問題点は最小となる。 （ハ）ＣＤ（ダイアモンド上の円）構造の歯の設計 本発明の可変角度歯車装置に適した歯車の歯の設計パラメータを決定する他の 方法も存在するが、ここでは、一般幾何学的な形状により設計パラメータを決定 する。第９Ａ及び９Ｂ図に示す本発明のＣＤ構造の歯に対する一般幾何学的な形 状は次の通りである。 （１）本発明のＣＴ構造の歯に関して上述したものと同じ方法で、ＣＤ構造の 歯の設計は、歯車装置を使用する応用に従って所要の寸法及び強度仕様を最初に 決定し、これに基づき、歯の適当な歯末寸法、ダイヤメトラルピッチ及び垂直弦 方向厚さを選択することから始まる。 （２）このような基本パラメータの最初の選択に続き、第９Ａ図の右側部分に 示すような方法で歯車対の外歯車の一部を、軸方向から見た平面内でレイアウト する。すなわち、ピッチ円ａの一部及び少なくとも２つの歯中心ｂ、ｃを形成す る。歯中心ｂを通る半径方向の線ｄは「希望する噛合」(proposed mesh)の中心 を特定するように選択され、外歯車のピッチ円ａの一部の平坦な投影線ａ′は半 径方向の線ｄに垂直にレイアウトされる。 （３）投影された歯中心ｂ′は半径方向の線ｄと平坦にされたピッチ円（投影 線）ａ′との交点に位置し、上述のような希望する噛合の中心として作用する。 次いで、歯中心ｂに隣接する歯中心ｃが最初に形成されたピッチ円ａから平坦に されたピッチ円ａ′へ投影され、その投影された歯中心はｃ′にて示す。 （４）次いで、歯中心ｂ′、ｃ′のまわりに円ｅ、ｆをそれぞれ形成するが、 これら各円は上記（１）において選択されたダイヤメトラルピッチにより決定さ れる垂直弦方向歯厚に等しい直径を有する。当業者なら分かる通り、この直径は （投影された歯中心ｂ′、ｃ′間の中間に同一直径の破線円が表されるように） 歯車の投影された円ピッチの１／２に等しい。 （５）次いで、歯車対の内歯車のピッチ円ｇの平坦にされた投影線を描くが、 この投影線は、希望する噛合の歯中心ｂ′を通り、歯車の軸線間の交点での最大 所望角度に等しくなるように選択された角度ｘで（投影線ａ′に対して）傾斜す るようにする。次いで、２つの新たな歯中心ｈ、ｉを平坦にされたピッチ円（投 影線）ｇ上に形成するが、歯中心ｈ、ｉは投影された円ピッチに等しい距離だけ 離れて位置し、噛合中心ｂ′の両側に位置する。歯円ｅ、ｆと同じ直径をそれぞ れ有する新たな円ｋ、ｍを歯中心ｈ、ｉを中心として描く。 （６）第９Ｂ図を参照して、第９Ａ図の左側部分における投影噛合構成の続き を開始する。平坦にされたピッチ円ｇは各歯円ｋ、ｍの半径方向中心線を表し、 歯円ｋの両側で中心線ｇの各側に（歯車の軸線間の交点における好ましい最大角 度に等しい）角度ｘを形成し、歯円ｋの各対向する面に２つの歯面角度（ｘ°） を形成する。次いで、歯円ｋの片側上のそれぞれの歯面角度の外側の点ｏ、ｐを 結ぶ弦ｎを引き、歯中心ｈと弦ｎの二等分点とを通る二等分線ｑを形成する。 （７）点ｏから歯円ｆの表面に対する点ｒでの接線を引き、この接線は二等分 線ｑ上の交点ｓで終端する。点ｓから弦ｎの他端の点ｐまで第２の線を引き、二 等辺三角形ｏｐｓの等辺の二辺が歯円ｋの片側における軸方向で歯車の歯の長手 方向の幅を増大させる延長部の基本形状を形成する。二等分線ｑは歯の軸方向中 心線を形成するように延び、次いで、第９Ｂ図に示すような歯円ｋの反対側での それぞれの歯面角度外側の点から延びる同一寸法の三角形を描き、軸方向反対側 での延長部を完成させる。 （８）次いで、上述の方法で歯円ｋのまわりに形成されたこの見掛けの「ダイ アモンド上の円」構造の歯形の輪郭は、噛合するＣＤ構造の歯車対の両方の歯車 の（歯車のピッチ面内で見た）歯の形状のために使用される。もちろん、当業者 なら分かるように、本発明のＣＤ構造の歯の最終形状は実質的に上述の形を有す るが、先端逃がし、クリアランス、エッジ及び表面の円滑性等のために多少の修 正を加える必要がある。 一組のこのような噛合するＣＤ構造の歯を第１０図に概略的に示すが、歯車は 噛合中心８８のまわりに位置し、歯車の軸線は４０°の選択された好ましい最大 角度（交角）となるように指向している。この最大角度において、内歯車の３つ の歯９０、９１、９２は外歯車の２つの歯９３、９４に接触している。それ故、 本発明の他の歯の設計と同様、ＣＤ構造の歯は従来の歯車装置におけるよりも一 層大きな予期される負荷を支えるように常に噛み合う。 （ニ）ＣＴ構造及びＣＤ構造の歯の設計の可能な変形例 第１１図は本発明のＣＴ構造又はＣＤ構造に適用できる更なる形状変形例に係 る別の一対の歯車の噛合歯を概略的に示す。歯車が選択された好ましい最大角度 で可変的に交差するそれぞれの軸線のまわりで回転するときの噛合歯の輪郭を平 坦な投影面上で示し、平坦な投影面は第５Ｂ図に関連して説明した方法と同じ方 法で修正されている。 この普通でない変形例においては、噛合する対のそれぞれの歯車は異なる厚さ の歯を有する。設計は歯を構成することにより行われ、その初期の設計工程にお いては、最小寸法及び最小垂直弦方向厚さの歯を提供するが予期される負荷を支 えるのに適するようにダイヤメトラルピッチが選択される。例えば、第１１図に おいて、内歯車１００のＣＴ構造の歯の一部は図示のように投影面内でレイアウ トされる。一例として、内歯車１００は約９ｃｍ（３．５インチ）のピッチ円を 有し、ＣＴ構造の歯の１つの中心を形成する単一の円１０２にて表されるような 垂直弦方向厚さを備えた１０ピッチ／３６歯の歯車となるように最初に選択され る。内歯車１００の歯のための円ピッチはｃｐとして示される。 次いで、破線にて示すように、１つ置きの歯を歯車１００から除去する。これ により、歯車１００の各歯の間には単一の円１０２の直径の３倍に等しい歯みぞ が存在し、内歯車の残存する歯１０４、１０５、１０６は最初に選択した円ピッ チの２倍（即ち、２×ｃｐ）の中心間距離を有する。しかし、内歯車の歯１０４ 、１０５、１０６はその元の寸法及び形状（例えば、１０ピッチ／３６歯の歯車 における寸法及び形状）を維持する。 この変形例の次の工程においては、噛合する外歯車１０８の歯を２×ｃｐの距 離だけ離れた中心を持つように形成される。しかし、上述のようなＣＴ構造を使 用する場合は、（各歯の中央部分を形成するために使用される）単一の円１１０ は内歯車１００の初期の歯の中央部分を形成するために使用される単一の円１０ ２の直径の３倍に等しい直径を有する。 歯車の軸線が選択された好ましい最大角度ｘ（この例では、ｘ＝４０°）で交 差した状態で、上述のような方法で構成された歯車１００、１０８の噛合部分が 第１１図に示すように投影面内でレイアウトされたとき、異なる寸法の歯が噛合 関係で互いに回転できることが分かる。更に、第１１図の歯車１００、１０８に ついて上述したような歯車の寸法パラメータに基づき、２つの歯車の各々は５ピ ッチ／１８歯の歯車となるが、元の１０ピッチ／３６歯の歯車と同じ円ピッチ及 び同じ浅い歯みぞ深さを有する。 また第１１図から、外歯車の２つの過剰寸法の歯１１１、１１２が内歯車の２ つの歯１０５、１０６と噛み合うことが分かる。それ故、この変形例は各噛合に 対して少なくとも４つの噛合歯（即ち、通常の作動中常に噛み合う８つの歯）を 提供する。 本発明のＣＴ構造、ＣＤ構造及びＬ／ＩＣ構造の歯車は別の設計上の特徴を持 つ。すなわち、これらすべての歯車はクリアランスのために極めて小さな先端逃 がしを必要とする。第１２図には、このような先端逃がしの斜視図を誇張して示 す。外歯車のＣＤ構造の歯１１４の歯面は僅かに面取りされた各延長部１１６、 １１７の上方歯末丈を有し、面取りの深さは、歯の半径方向中心線でのゼロから 、歯の軸方向中心線に遭遇するときの歯面の外側エッジでの最大値まで増大する 。適当な必要な逃がし量を提供するためには、１０ｃｍ（４インチ）の直径を有 する外歯車のＣＤ構造の歯はその外側エッジにおいて約０．２ｍｍ（０．００８ インチ）の最大先端逃がしを必要とする。 このような小さな先端逃がしは本発明の歯車装置の製造中に簡単に形成するこ とができる。例えば、歯車を「およそだが最終形状に近い」形状に最初に鍛造す る工程において、先端逃がしの無い適合歯車の形をした仕上げ工具を用いてＣＢ Ｎ研磨することにより、鍛造した粗い歯車を仕上げることができる。 （ホ）弓形構造の歯の設計 本発明の歯車装置は、容易に製造でき、ある応用に適した更に別の歯車の歯の 設計を含む。この設計を「弓形」構造と呼ぶことにする。その理由は、各歯の各 対向する作業面の全体の長手方向表面の輪郭が単一の円の円弧により形成され、 歯車のピッチ面内で見たときに、各歯の２つの作業面の輪郭が弓形の形状を呈す るからである。（幾何学的には、「弓形」は球体の表面上の２つの交差する大円 により境界を定められた領域である。）本発明の弓形構造を説明するために、第 １３Ａ図及び第１３Ｂ図を参照する。 第１３Ａ図は各歯面の長手方向湾曲部を形成する円弧を決定するために使用す る幾何学的形状を示す。まず、本発明のＣＴ構造及びＣＤ構造の歯に関して説明 した方法と同じ方法で、歯車装置を使用する応用に従って所要の寸法及び強度仕 様を最初に決定し、これに基づき、歯のための適当な歯末丈寸法、ダイヤメトラ ルピッチ及び垂直弦方向厚さを選択することにより、本発明の弓形構造の歯の設 計を開始する。この情報から、歯末円１１６、歯元円１１８及びピッチ円１２０ をレイアウトすることにより外歯車１１５の横断面の簡単な形状が形成され、数 個の歯の輪郭も形成される。 次いで、所定の好ましい最大角度ｘ（この例では、２５°）が半径方向の線１ ２４、１２５間で歯車の中心１２２からレイアウトされる。そして、半径方向の 線１２４、１２５がピッチ円１２０と交わる２つの点１２７、１２８間を結ぶ弦 １２６を引く。弦１２６の長さを測定して、歯車のための弓形構造の各歯の作業 表面の全長を形成する円弧を決定する単一の円を形成するために使用される直径 値Ｘを得る。 第１３Ｂ図に示す更なる形状においては、外歯車１１５及びこれに噛合する内 歯車１３０は、その軸線が所定の好ましい最大角度（即ち、２５°）で交わった 状態で、（上述のような）修正した平坦な投影面内でレイアウトされ、歯車の軸 線が交差する枢動（ピボット）軸線は噛合中心１３２により表される。直径値Ｘ を有する円を中心１３２のまわりで描き、この円の円弧が外歯車の歯１３４の前 面及び外歯車の歯１３５の後面を形成する。中心１３２はまた、外歯車の中心を 印すために使用され、別の外歯の中心１３７、１３８が歯車１１５の半径方向中 心線１３６に沿って所定の円ピッチに等しい距離だけ（中心１３２から）離れた 位置に印される。その後、同じ直径値Ｘの円を使用し、連続する中心１３７、１ ３８等を使用することにより、他の外歯車の歯の前面及び後面を形成する。 同様に、噛合中心１３２の各側で円ピッチの１／２の距離に２つの点を印すこ とにより、内歯車１３０の半径方向の中心線１４１に沿って連続する歯中心１３ ９、１４０を形成する。次いで、同じ直径値Ｘの円を使用し、連続する中心１３ ９、１４０等を使用することにより、内歯車１３０の歯の前面及び後面を形成す る。歯車の製造業者にとっては容易に理解できる如く、このような弓形構造の歯 車歯は値Ｘを持つ内径を有する中空の円筒状カッタを使用することにより形成で きる。 図示のような構成のため、多くの弓形構造の歯（例えば、各共有された噛合領 域における約１０個の歯）は、歯車間のシャフト角が最大角度になったときに、 それぞれの歯面で十分に接触する。しかし、弓形構造の各歯の垂直弦方向厚さは 噛合する歯車の歯間の歯みぞほどには大きくなく、このため、シャフト角が最大 角度から１８０°の整合位置に向かって減少したときには、噛合する弓形構造の 歯間のバックラッシュは増大し、シャフト角が１８０°の整合位置に達したとき には、バックラッシュは実質上最大量となる。それ故、本発明の弓形構造の歯の 設計は常に最小バックラッシュを必要とする応用（例えば、通常の作動中に、予 期されるシャフトの回転の逆転が相対周期にて発生するような応用）には適さな い。 （ヘ）Ｌ／ＩＣ（弓形／逆曲線）構造の歯の設計 第１４Ａ及び１４Ｂ図は本発明に係る更に別の対の噛合歯の輪郭を概略的に示 す。後の説明から明らかとなる理由のため、この構造を弓形／逆曲線（Ｌ／ＩＣ ）構造と呼ぶことにする。歯の輪郭は、歯車の軸線が好ましい最大角度で交差し ている状態で、修正した平坦な投影面において示す。もちろん、このような平坦 な投影面は球状のピッチ表面を有する実際の歯車を単にシミュレートしたもので あることに留意されたい。 上述の本発明の他の歯の設計と同様、第１４Ａ、１４Ｂ図に示す歯はその形状 設計により容易に説明できる。このようなＬ／ＩＣ構造の歯に対しては、その形 状設計は、歯車のシャフトが１８０°の整合位置の各側で可変的に交差するとき の所望の最大角度ｘと共に、歯の適当な歯末丈寸法、ダイヤメトラルピッチ及び 垂直弦方向厚さを選択するための最初の決定から始まる。 これらの先に選択したパラメータに基づき、最大角度（この場合は、４５°の 角度）交差するような２つの歯車のピッチ円の平坦な投影をレイアウトする。そ して、ＣＴ構造及びＣＤ構造の歯の設計と同様、一方の歯車に対する歯中心８０ ′をピッチ円間の交点に位置させる。選択された円ピッチＰ′を使用して、付加 的な歯中心８１′、８２′及び８３′、８４′、８５′及び８６′をそれぞれ各 ピッチ円上に印す。次いで、各歯の中央部分を、所望の弦方向厚さＤ′に匹敵す る直径を有するそれぞれの円としてレイアウトする。すなわち、それぞれの各円 は弦方向厚さの１／２に匹敵する半径Ｔ（即ち、円ピッチの１／４）となるよう に形成される。 次いで、一方の歯車（第１歯車）の歯が弓形構造の設計により形成され、各歯 の各歯面８７′、８８′、８９′、９０′の全体長さは、第１歯車のピッチ円上 に位置した中心を有し、次式で示すような半径Ｒ′を有する円の円弧により決定 される。 Ｒ′＝３Ｔ＝３Ｄ′／２＝３Ｐ′／４ 半径Ｒ′は選択された弦方向厚さの１．５倍に匹敵し、これは円ピッチの３／４ に匹敵する。 第２歯車の噛合する歯車の歯は本発明のＣＴ構造及びＣＤ構造の歯に関して説 明した方法と同じ方法で歯中心８０′、８１′、８２′のまわりに形成される。 すなわち、各歯表面の各円弧の中央部分９１′、９２′はその端部に隣接する２ つの軸方向に延びた部分９３′、９４′を具備する。各延長部９３′、９４′の 表面は、（イ）それぞれ所定の歯表面角度ｘで歯の半径方向中心線９５′の両側 に位置する２つの点Ａ′、Ｅ′及びＢ′、Ｆ′の各々において円弧形の中央部分 ９１′、９２′から延び、かつ、（ロ）歯の軸方向中心線９６′と交差する投影 面の方へ延びるラインである。また、本発明のＬ／ＩＣ構造においては、本発明 のＣＴ構造と同様、各歯表面の延長部は各歯面の円弧中央部分に対して接線方向 となっている。 しかし、第１４Ａ図に示すように、各歯表面の延長部９３′、９４′は円弧の 中央部分９１′の湾曲と逆の湾曲を有する曲線となっている。このような逆曲線 の各延長部は対応する歯表面角度線Ａ′、Ｂ′及びＥ′、Ｆ′の延長部上に位置 する湾曲の中心を有する円弧となっている。このような構成は歯９７′の歯表面 の延長部に対して示され、その歯の延長部１００′、１０１′、１０２′、１０ ３′のための湾曲の中心は点１０４′、１０５′、１０６′、１０７′によりそ れぞれ示される。この構成においては、各延長部の半径Ｒ′はその円弧の中央部 分の半径Ｔの３倍に匹敵する。 第１４Ｂ図は第１４Ａ図に示したＬ／ＩＣ構造の歯車対と同じ噛合関係を示す が、歯車の軸線は、好ましい最大角度ではなく、２０°の角度で交差している。 ５つの歯が噛み合っていることが分かる。それ故、本発明のＬ／ＩＣ構造の設計 においては、従来の歯車装置よりも一層多くの常時噛合している歯が提供される 。更に、軸線が１８０°の位置で整合したとき、歯車カップリングのようにすべ ての歯が噛み合う。 定速ジョイント 本発明の歯車装置は通常の作動中に軸線が可変角度で交差するような素子間で 回転力を伝達する必要がある任意の応用に供することができるが、主要な適用の １つは、ユニバーサル及び定速（ＣＶ）ジョイントに関連する自動車工学への応 用である。 第１５図には、本発明に係るＣＶジョイントの第１実施例を概略部分断面図と して示す。外歯車１５０は駆動シャフト１５４の端部にスプライン連結されたハ ブ１５２に装着され、これに噛合する内歯車１５６は被駆動シャフト１６０の端 部に固定されたカップ状の支持体１５８に装着される。歯車１５０、１５６は、 ボルト１６３により被駆動シャフト１６０の端部で支持体１５８の中央に固定さ れた大きなボール軸受１６２から成る球面軸受によって、噛合関係に維持されて いる。ボール軸受１６２は枠体１６４内に保持され、この枠体はハブ１５２の外 側リップ部１６６とハブ１５２の適当なチャンネル内に位置したバネリング１６ ８との間に捕捉される。 組立てを行うため、ハブ１６２のスプライン端部にスプラインの内径に匹敵す るボアを設け、枠体１６４を２つの部分に分割する。組立て期間中、（イ）枠体 １６４の外側半部分をリップ部１６６に当接させて配置し、（ロ）ボール１６２ を枠体１６４の外側半部分内に配置し、（ハ）枠体１６４の内側半部分をボール １６２のまわりで位置決めし、（ニ）枠体１６４を保持するために、バネリング １６８をハブ１５２内で位置決めし、（ホ）ボルト１６３を用いてボール１６２ をシャフト１６０に固定する。 この軸受構成により、両方の歯車の中心はボール１６２の中心に一致するよう に常に維持され、ボール１６２は枠体１６４に関して任意の方向へ自由に運動で きる。シャフト１５４、１６０が任意の平面内で広範囲のシャフト角にわたって 可変的に交差するときに、歯車１５０、１５６は２つの噛合中心のまわりで噛合 接触を維持する。 第１６図は、本発明に係る定速ジョイントの別の実施例を示す概略断面図であ る。この別の実施例は第１５図のＣＶジョイントに類似しているが、高速及び高 トルク条件の下で使用するに適した特殊な球面軸受を有する。 内歯車１７０はカップ状の支持体１７２及び被駆動シャフト１７３に固定され 、外歯車１７５は駆動シャフト１７７にスプライン連結されたハブ構造体１７６ に固定され、球面軸受の中央部分はボルト１７９により支持体１７２及びシャフ ト１７３に固定された大きなボール１７８から成る。また、ボール１７８はハブ 構造体１７６に設けた適当なチャンネル内に保持された枠体１８０内に位置する 。しかし、このヘビーデューティ(heavy-duty)実施例においては、ボール１７８ は枠体１８０に直接支持されておらず、ボール１７８のまわりに位置した極めて 薄いリングワッシャ１８３によって形成された一連のレースにより枠体１８０内 に捕捉された多数の小さなボール１８２により支持されている。組立てを行うた め、枠体１８０はボルト１８４（１つのみを示す）により固定される２つの部分 に分割される。このようなボール軸受構造により、別個のグループの小さなボー ル１８２が別個の横方向レース内にそれぞれ保持されるが、ボールは長手方向に 自由に転がることができる。 上述した方法で、このようなＣＶジョイントに使用される本発明の歯車の歯が ある所定の好ましい最大シャフト角を持つように設計される。第１６図において 、ＣＶジョイントは紙面内において枢動（ピボット）軸線１８６のまわりで好ま しい最大角度（この例では、４０°）まで関節運動できる状態で示されている。 このＣＶジョイントの関節運動範囲を示すため、歯車１７５の下端を破線にて示 すが、これは、その歯車が一方向へ最大角度まで枢動したときの歯車１７５の位 置を表す。 大きなボールを貫通するように設けられ、また、大きなボールの表面に設けら れた適当なチャンネルにより、ＣＶジョイントの球面軸受の潤滑が容易になる（ このようなチャンネルは第１５図にのみ示す）。また、これに関し、当業者なら 、例えば膝関節動作(knee-action)で支持された駆動車輪の上下運動によりシャ フト角が変化している間、ハブ（例えば、ハブ１５２及びハブ構造体１７６）が それぞれのシャフトの端部に関して軸方向に僅かに運動しなければならないこと を認識できよう。このような状況下では、シャフト１７７の端部とボール１７８ との間に溜まった潤滑流体は球面軸受を通して及び球面軸受のまわりに吐き出さ れる。 上述のボール装着式のＣＶジョイントはボールの中心を通る任意の平面内で関 節運動できる。もちろん、シャフト角の必要な関節運動が１つの平面（例えば、 左右方向平面のみ、又は、上下方向平面のみ）内に限定される場合は、ＣＶジョ イントは、例えば第１図に示す実施例と同様の構造のように、一層簡単な構造と することができる。 大半のトラックにおいては、後輪はトラックのトランスミッションの出力部よ りも路面の一層近くに位置した差動装置を介して駆動され、本発明の歯車装置を 組み込んだ駆動シャフトはトラックのトランスミッションと差動装置との間に所 要の関節連結を提供するために使用できる。第１７図は各端部に位置したそれぞ れ一対の本発明の歯車１８９、１９０を備えた駆動シャフト１８８を概略的に示 す。歯車対１８９の内歯車１９２はトランスミッションの出力部に連結されるよ うになったベース板１９４を有するカップ状の支持体１９３内に保持される。歯 車対１８９の外歯車１９５はシャフト１８８の左端部に固定される。同様に、歯 車対１９０の外歯車１９６はシャフト１８８の右端部に固定され、これに噛合す る内歯車１９７はトラックの差動装置に適当に連結できるシャフト１９９に固定 されたカップ状の支持体１９８内に保持される。 関節運動シャフト１８８上の歯車対１８９、１９０は歯車を相対的に位置決め するためのそれぞれのボール軸受を有するものとして概略的に示されている。そ れ故、第１７図に示す構成は、板１９４及びシャフト１９９の一方又は両方が１ 以上の平面内で関節運動しなければならないような任意の応用にとって適してい る。しかし、この関節運動シャフト組立体を上述の方法でトラックに使用した場 合、各歯車対の角度方位は普通、ある所定の角度で１つの平面内に固定されるの で、上述のように、歯車を支持するために一層簡単な歯車装着構造（第１図の実 施例に類似のもの）を使用することができる。 第１７図の歯車構成により提供される全体の関節運動の範囲は歯車対１８９の 好ましい最大角度に歯車対１９０の好ましい最大角度を加えたものとなる。それ 故、この修正した構成は顕著な関節運動を行うジョイントを提供するために使用 できる。例えば、シャフト１８８の長さが最小であり（例えば、２つのシャフト 端部が背中合わせで(back-to-back)有効に位置決めされ）、各歯車対１８９、１ ９０が（それぞれの歯車のシャフト角が任意の平面内で３０°の角度にわたって 変化できる状態で）すべての予期される負荷条件下で一定速度の回転力を伝達す るように設計されている場合は、上述の背中合わせ構成は、１平面で３０°の角 度までの関節運動を提供しそれと同時に任意の別の平面で別の３０°の角度まで の関節運動を提供しながら、任意の１平面内で６０°の角度までの定速関節運動 を提供する。 第１８図は、定速ジョイント２００（第１５図に示すものと類似のもの）を車 両の操舵駆動部に組み込んだ場合の本発明の適用の別の例を概略的に示す。操舵 駆動車軸２０１の一端は普通の駆動フランジ２０２にスプライン連結され、この フランジにはボルトにより車両の前輪が固定される（前輪もボルトも図示しない ）。操舵駆動車軸２０１の他端はＣＶジョイント２００から成る歯車対の内歯車 ２０６を支持するカップ２０４に固定される。 外歯車２０７は駆動シャフト２０８の端部に固定され、駆動シャフトは自動車 のフレーム部材２１０内に保持されたジャーナル（図示せず）内で回転する。操 舵駆動車軸２０１はキングピン２１４によりフレーム部材２１０に回転可能に連 結された車輪支持体２１２内の軸受（図示せず）によって適当に支持される。車 輪支持体２１２が操舵されるとき、大きなボール軸受２１６は歯車２０６、２０ ７間のシャフト角の変化を許容する。 更に、他の既知の従来の構成（例えば、フレーム部材２１０の代わりに、上下 運動を許容する膝関節構造を用いた構成）においては、ボール軸受２１６はこの 第２平面での同時の関節運動を許容する。多数の平面内でのこのような同時関節 運動期間中、ＣＶジョイント２００の歯車対２０６、２０７は１８０°だけ離れ てセンタリングされた２つの噛合領域を常に共有し、歯車が１：１の比率で互い に回転するとき、歯車は相対転頭動作にて運動する。 第１７図に示す操舵駆動の別の特徴に留意すべきである。すなわち、従来のＣ Ｖジョイントにおける操舵駆動車軸に生じるようなトルク／操舵の問題を克服で きる。当業界で使用される「トルク／操舵」なる用語は回転するジョイントが操 舵されている車軸のキングピンのまわりで不当な旋回モーメントを発生させる傾 向を言う。キングピン２１４をＣＶジョイント２００の枢動軸線に整合させるこ とにより、この問題は第１８図に示す構成において回避される。歯車２０６、２ ０７が１８０°離れて位置した２つの噛合点を共有し、これらの噛合点が駆動シ ャフトと被駆動シャフトとの間で枢動軸線と整合するので、１：１の比率での歯 車の回転は枢動軸線のまわりで何等運動を生じさせず、そして、ＣＶジョイント ２００の枢動軸線がキングピン２１４の軸線と一致しているので、歯車の回転は キングピンの軸線のまわりで不当な操舵モーメントを発生させず、その結果、ト ルク／操舵の問題を発生させない。 本発明の定速ジョイントの重要な特徴の１つは、潤滑が容易なことである。第 １９図は第１５図に示したものに類似する回転定速ジョイントの概略部分断面図 である。オープン型の自動車駆動シャフトの２つの素子間の関節連結部として作 動している状態のジョイントを示す。図示の時点においては、シャフトの素子が 約１５°の角度で関節連結され、これらの素子が３００ｒｐｍ以上の速度で回転 しているものと仮定する。 外歯車１５０′はオープン型の駆動シャフト素子１５４′の端部にスプライン 連結された円周方向延長部１５３′を有するハブ１５２′に装着される。カップ リングの噛合する内歯車１５６′は円周方向リップ部１５９′を有するカップ状 の支持体１５８′に装着され、支持体はオープン型の駆動シャフト素子１６０′ の端部に固定される。ハブ１５２′の円周方向延長部１５３′とカップ状の支持 体１５８′の円周方向リップ部１５９′との間には、エラストマーブーツ１６１ ′を取り付ける。ブーツ１６１′の一端はシートメタルのストラップ１６５′に より延長部１５３′に対してシールされ、他端はシートメタルのカラー１６７′ によりリップ部１５９′に対してシールされる。カップ状の支持体１５８′及び エラストマーブーツ１６１′は共働して、包囲カバー内でジョイント機構を取り 囲む。 回転運動がシャフト素子１５４′からシャフト素子１６０′へ伝達されると、 包囲されたジョイント内の潤滑流体１６９′は遠心力によりカップ状の支持体１ ５８′の側部へ押圧され、噛合する歯車の噛合歯間へ進入する。全体のジョイン ト機構がシャフト素子と互いに回転するので、カップ状の支持体１５８′の旋回 する金属側部は空気冷却され、潤滑流体１６９′内に発生した熱を外へ導く。更 に、シートメタルのカラー１６７′の垂直部分は、潤滑流体の軸方向流れを抑制 し遠心効果による圧力に耐える支持をエラストマーブーツ１６１′に提供する。 （第３Ａ）３Ｂ及び３Ｃ図に関連して）上述したように、角度をなして交差す る外歯車１５０′及び内歯車１５６′が１：１の比率で回転する間、噛合する歯 は１８０′離れて位置した２つの共有された噛合領域で噛合及び噛合解除を行う ように連続的に摺動する。すなわち、第１９図に示すジョイントが１／４回転だ け回転すると、外歯車１５０′の歯１５０ａ、１５０ｂは内歯車１５６′の噛合 歯１５６ａ、１５６ｂのそれぞれの面を横切って摺動して完全に噛み合い、図示 の位置にきたときに、潤滑流体を歯面に押し付ける。更に１／４回転だけ回転し た後、これらの歯車の噛合が解除され、歯車の歯間の空間（歯みぞ）は回転する カップリングの遠心作用により加圧された潤滑流体で再度満たされる。また、作 動中、歯車の歯のこの摺動運動が潤滑流体の霧化を常に生じさせ、この霧化した 潤滑流体は包囲されたジョイント内の雰囲気を飽和し、ボール軸受機構を潤滑す る。 大きなギヤ比を有する装置 本発明の歯車装置は１：１以外の比率で回転力を伝達するためにも使用できる 。しかし、このような構成においては、歯車は２つの噛合領域を共有しない。代 わりに、歯車は従来の歯車装置と同じ方法で１つのみの噛合領域を共有するが、 歯車は、それぞれのシャフトが上述の所定の角度範囲にわたって相対的に変化で きる状態で、回転力を伝達できる。 第２０Ａ図及び第２０Ｂ図は１：１以外の比率（例えば、２：１の比率）で回 転力を伝達するための歯車装置の概略上面図である。第２０Ａ図はシャフト２２ ４の端部に固定されたカップ状の支持体２２２により保持された内歯車２２０の 上面図である。これに噛合する外歯車２２６はシャフト２２８の端部に形成され 、このシャフトは、図示の状態では、シャフト２２４に関する１８０°の整合位 置の上方へ好ましい最大角度ｘだけ傾斜した平面内で上向きに調整されている。 シャフト２２８がシャフト２２４に関する１８０°の整合位置の下方へ好ましい 最大角度ｘだけ傾斜するように下向きに調整された後の歯車２２６を破線にて示 す。上述したように、シャフト角がこの全体の運動範囲にわたって変化するとき に、歯車２２０、２２６の噛合する歯は噛合状態を維持する。 歯車２２０、２２６が異なる寸法のピッチ円を有するので、歯車は互いに同じ 速度では回転しない。それ故、それぞれの歯面が１：１の比率の歯車構成につい て説明した方法で摺動する間、小さい方の歯車２２６の歯は大きい方の歯車２２ ０の歯と転がり接触するように係合しなければならない。１：１以外の比率用に 設計された構成においてこの転がり係合を許容するために、歯車の歯はインボリ ュートプロフィールを具備する。上述のように、ＣＴ構造及びＣＤ構造の設計に おいては、好ましくは、直線状の歯プロフィールを備え、これらの構造にインボ リュートプロフィールを容易に付加することができない。従って、１：１以外の 比率に対しては、歯車の歯にとっては上述の弓形構造が好ましい。 先に説明したように、歯車のシャフトが好ましい最大角度で位置したときには 、弓形構造の歯はかたく噛み合う。そして、シャフト角が減少するにつれて、噛 合する歯間のバックラッシュが増大し、シャフト角が１８０°になったときには 、最大バックラッシュに達する。第２０Ｂ図は第２０Ａ図に示す構成の端面図で あり、歯車２２０、２２６以外の素子は図示省略してあり、歯車のシャフトが１ ８０°の整合位置にあるときに生じる最大バックラッシュを（誇張して）示す。 第２１図には、外歯車のみを使用した本発明の歯車装置の別の実施例を概略的 に示す。両方の歯車２２０′、２２６′は外歯を有するが、この構成は上述の方 法と同様の方法で機能する。すなわち、歯車は１：１以外の比率（例えば、２： １の比率）で回転力を伝達し、歯車間のシャフト角が所定の最大角度により決定 された全運動範囲にわたって変化するときに、歯車の噛合する歯は常に噛合状態 を維持する。更に、歯車２２０′、２２６′が異なる寸法のピッチ円を有するの で、これらの歯車は互いに同じ速度では回転せず、それ故、互いに転がり接触関 係にて係合する。１：１以外の比率用に設計された構成においてこの転がり係合 を許容するために、歯車の歯はインボリュートプロフィールを具備し、弓形構造 が好ましい。 また、歯車のシャフトが好ましい最大角度で位置したときにのみ歯車２２０′ 、２２６′の弓形構造の歯はかたく噛み合い、歯車間のシャフト角が１８０′に なったとき、即ち、第２１図に示す関係になったときに、噛合する歯間のバック ラッシュは最大値まで増大する。もちろん、このバックラッシュは、主として１ （回転）方向において力を伝達するために歯車を使用するような応用において何 等問題を生じさせず、本発明の歯車装置は、歯車のシャフトが１８０°以下の幅 広い角度範囲にわたって調整されている状態で回転力を伝達するために使用でき る。

【手続補正書】特許法第１８４条の７第１項 【提出日】１９９５年９月２９日 【補正内容】 １９条補正 請求の範囲 １． （イ）同一の平面、及び、（ロ）相対的に投影された平行な平面、のうち の一方の平面内にあるときに交差する２つの軸線のわまりでそれぞれ回転できる ２つの素子間で回転力を伝達するための噛合する噛合歯を備えた一対の歯車にお いて、 上記各歯車が上記素子の対応する１つに連結されるようになっていて、当該対 応する素子の軸線のまわりで回転するようになっており； 上記歯車が（イ）単一のピッチ球体、及び、（ロ）交点の一点を共有する２つ の異なる寸法のピッチ球体のうちの１つ、のいずれかに形成した大円により画定 されるピッチ円を有し； 少なくとも一方の上記歯車の上記各噛合する歯は、当該歯車が駆動及び被駆動 関係にて回転しているときに上記交差する軸線が１８０°の角度から１８０°と は異なる所定の最大角度までの連続角度範囲にわたって変化できるように、所定 の垂直弦方向歯厚に匹敵する直径を有する単一の円の両側を形成するそれぞれの 円弧によりその歯車のピッチ表面において画定される両方の長手方向歯表面の少 なくとも中央部分を備えたそれぞれのピッチ球体上に形成される； ことを特徴とする歯車。 ２． 請求の範囲第１項に記載の歯車において、上記一対の歯車が内歯車と外歯 車とから成ることを特徴とする歯車。 ３． 請求の範囲第１項に記載の歯車において、上記軸線が上記平行な平面内に 位置していて当該軸線が交差しているときには、相対的に投影された場合、上記 一対の歯車が一対の外歯車から成ることを特徴とする歯車。 ４． 請求の範囲第１項に記載の歯車において、上記内歯車及び外歯車が１８０ °離れてセンタリングされた２つの噛合領域で同時に噛み合うように、上記歯車 の上記ピッチ円が上記単一のピッチ球体上の両方の大円により画定されることを 特徴とする歯車。 ５． 請求の範囲第１項に記載の歯車において、各長手方向歯表面の上記各円弧 中央部分が各端部にそれぞれ隣接する２つの軸方向に延びる延長部を有し； 上記各延長部の表面が、上記ピッチ表面で見たときに、（イ）上記歯表面の半 径方向中心線から測ったそれぞれ所定の歯表面角度で反対方向に位置した２つの 点のうちの対応する点において上記円弧中央部分から延び、かつ（ロ）歯の軸方 向中心線と交差する投影面の方へ延びる線により画定される； ことを特徴とする歯車。 ６． 請求の範囲第５項に記載の歯車において、上記各歯表面延長部の表面が上 記対応する点における上記円弧中央部分に対する接線により画定されることを特 徴とする歯車。 ７． 請求の範囲第６項に記載の歯車において、上記各歯表面延長部が直線によ り画定されることを特徴とする歯車。 ８． 請求の範囲第６項に記載の歯車において、上記各歯表面延長部が上記円弧 中央部分の湾曲とは逆向きの湾曲を有する曲線により画定されることを特徴とす る歯車。 ９． 請求の範囲第８項に記載の歯車において、上記逆向きの湾曲が上記円弧中 央部分の直径の１．５倍に等しい半径を有する円弧により画定されることを特徴 とする歯車。 １０． 請求の範囲第８項に記載の歯車において、上記歯車のうちの他方の歯車 の上記各噛合する歯の各長手方向歯表面が、上記ピッチ表面で見たときに、弓形 構造の形をしており、かつ、上記一方の歯車の上記円弧中央部分の直径の１．５ 倍に匹敵する半径を有する単一の円の円弧により画定されることを特徴とする歯 車。 １１． 請求の範囲第５項に記載の歯車において、 上記軸線が上記所定の最大角度で位置しているとき、上記各歯が上記噛合する 歯車の歯との噛合係合部を通り； 上記各歯表面延長部が、噛合し噛合する歯の円弧中央部分に対して接線を形成 し、かつ、当該円弧中央部分の半径方向中心線を越えて延びる直線により画定さ れる； ことを特徴とする歯車。 １２． 請求の範囲第５項に記載の歯車において、それぞれの上記所定の歯表面 角度が互いに等しいことを特徴とする歯車。 １３． 請求の範囲第１２項に記載の歯車において、 上記各歯表面角度は、上記２つの軸線が交差する上記所定の最大角度に等しく ； 上記軸線が上記所定の最大角度で位置したときには、各歯車の２以上の上記噛 合する歯が上記噛合する歯車により共有される上記各噛合領域で同時に噛み合う ； ことを特徴とする歯車。 １４． 請求の範囲第２項に記載の歯車において、上記各噛合する歯の上記長手 方向歯表面が実質上直線のプロフィールを有することを特徴とする歯車。 １５． 請求の範囲第１４項に記載の歯車において、上記直線の歯表面が上記各 歯車の半径方向の線素子により形成されることを特徴とする歯車。 １６． 請求の範囲第１４項に記載の歯車において、上記直線の歯表面がスプラ イン形状を呈していることを特徴とする歯車。 １７． 請求の範囲第１４項に記載の歯車において、上記実質上直線の歯表面の 上方プロフィールが先端逃がしクラウンを有することを特徴とする歯車。 １８． 請求の範囲第２項に記載の歯車において、上記各噛合する歯の歯表面が インボリュート形のプロフィールを有することを特徴とする歯車。 １９． 請求の範囲第１項に記載の歯車において、上記軸線が可変的に交差する 上記所定の最大角度が４５°であることを特徴とする歯車。 ２０． （イ）同一の平面、及び、（ロ）相対的に投影された平行な平面、のう ちの一方の平面内にあるときに交差する２つの軸線のわまりでそれぞれ回転でき る２つの素子間で回転力を伝達するための噛合する噛合歯を備えた一対の歯車に おいて、 上記噛合する歯が少なくとも１つの噛合領域を共有し、上記各歯車が対応する 上記素子と互いに回転するようになっており； 上記歯車が、（イ）単一のピッチ球体、及び、（ロ）交点の一点を共有する２ つの異なる寸法のピッチ球体のうちの１つ、のいずれかに形成した大円により画 定されるピッチ円を有し； 少なくとも一方の上記歯車の各噛合する歯の長手方向歯表面が、当該歯車のピ ッチ面内で見たときに、弓形の形状を有し、該各歯表面が当該歯車の上記ピッチ 球体の表面に形成された単一の円の円弧により画定され； 上記単一の円の直径は、上記歯車が駆動及び被駆動関係にて回転しているとき に上記交差する軸線が１８０°の角度から１８０°に対して上記所定の最大角度 だけ異なる角度までの連続角度範囲にわたって連続的に変化できるように選択さ れた所定の最大角度に等しく上記球体の中心から測った角度に対峙している； ことを特徴とする歯車。 ２１． 請求の範囲第２０項に記載の歯車において、上記軸線が上記好ましい最 大角度で位置するときには、各歯車の２以上の上記噛合する歯が上記噛合する歯 車により共有された上記各噛合領域で同時に噛み合うことを特徴とする歯車。 ２２． 請求の範囲第２０項に記載の弓形構造の歯車装置において、 上記歯車の上記ピッチ円が上記２つの交差する球体のそれぞれに形成された大 円から成り； 上記各弓形の歯表面のための円弧を形成するために使用される上記単一の円が 上記大きい方の球体の表面上に形成された円から成り； 上記円の直径が上記大きい方の球体の中心から測った上記好ましい最大角度に 等しい角度に対峙している； ことを特徴とする歯車装置。 ２３． （イ）同一の平面、及び、（ロ）相対的に投影された平行な平面、のう ちの一方の平面内にあるときに可変的に互いに交差する２つの軸線のわまりでそ れぞれ回転できる２つの素子間で回転力を伝達するための一対の噛合する歯車の 歯を備えた一対の歯車の歯の形状を決定する方法であって、上記各噛合する歯車 が（イ）上記歯車が１：１の比率で回転している間に当該歯車が少なくとも１つ の噛合領域を共有するようにする単一のピッチ球体、及び、（ロ）当該歯車が１ ：１以外の比率で相対的に回転している間に該歯車が単一の噛合領域のみを共有 するようにする、交点の一点を共有する２つの異なる寸法の球体のうちの１つ、 のいずれかに形成した大円によりそれぞれ画定されるピッチ円を有する一対の噛 合する歯車の歯の形状を決定する方法において、 （イ）上記単一のピッチ球体、及び、（ロ）上記２つの交差するピッチ球体の うちの大きい方の球体、のうちの一方に形成した大円により画定されるピッチ円 を有する一方の上記歯車のピッチ表面の所望の直径を決定する工程と； 上記２つの回転できる素子間で伝達されると予期される回転力を支えるのに十 分な垂直弦方向厚さを有する各単一の歯を提供するのに必要なダイヤメトラルピ ッチを計算する工程と； 上記各噛合する歯の各長手方向歯表面の中央部分を備えた少なくとも１つの上 記噛合する歯車を、上記対応するピッチ球体上で、該歯車が駆動及び被駆動関係 にて回転しているときに上記交差する軸線が１８０°の角度から１８０°に対し て上記所定の最大角度だけ異なる角度までの連続角度範囲にわたって変化できる ように該中央部分が選択された直径を有する単一の円の円弧となるように形成す る工程と； から成ることを特徴とする歯車決定方法。 ２４． 請求の範囲第２３項に記載の歯車決定方法において、 同じ単一の円の円弧を使用して、各歯車のすべての長手方向歯表面の少なくと も中央部分を形成する工程を更に有する； ことを特徴とする歯車決定方法。 ２５． 請求の範囲第２３項に記載の歯車決定方法において、 同じ単一の円の円弧を使用して、少なくとも１つの上記歯車のすべての長手方 向歯表面の少なくとも中央部分を形成する工程を更に有し、上記単一の円が上記 弦方向厚さに等しい直径を有する； ことを特徴とする歯車決定方法。 ２６． 請求の範囲第２５項に記載の歯車決定方法において、 上記各円弧中央部分の両側にそれぞれ形成された２つの拡大部を有する上記歯 車のうちの少なくとも一方の歯車の上記各長手方向歯表面を提供する工程を更に 有し；上記各拡大部が関連する歯車のそれぞれ軸方向において当該円弧中央部分 からの当該各歯表面の面幅を増大させるようになっており； 上記ピッチ表面で見たときに、（イ）上記円弧中央部分の半径方向中心線に対 するそれぞれの所定の歯表面角度で両側に位置した２つの点のそれぞれにおいて 当該円弧中央部分から延び、（ロ）該円弧中央部分の各側で歯の軸方向中心線と 交差する線により長手方向表面が画定されるように、上記各拡大部を形成する工 程を更に有する； ことを特徴とする歯車決定方法。 ２７． 請求の範囲第２６項に記載の歯車決定方法において、 上記２つの軸線が互いに可変的に交差する上記好ましい最大角度に等しい値を 上記各歯表面角度とする工程； を更に有することを特徴とする歯車決定方法。 ２８． 請求の範囲第２７項に記載の歯車決定方法において、上記各線を上記円 弧中央部分から延びる接線として形成する工程を更に有することを特徴とする歯 車決定方法。 ２９． 請求の範囲第２８項に記載の歯車決定方法において、 上記線が（イ）上記各点において上記円弧中央部分に対する接線となり、（ロ ）上記それぞれの所定の歯表面角度に等しい角度で当該円弧中央部分の各側にお いて歯の上記軸方向中心線と交差するように、上記２つの両側に位置した点のそ れぞれにおいて該円弧中央部分から当該線を延ばす工程を更に有することを特徴 とする歯車決定方法。 ３０． 請求の範囲第２８項に記載の歯車決定方法において、 上記線が（イ）上記各点において上記円弧中央部分に対する接線となり、（ロ ）当該円弧中央部分の各側において歯の上記軸方向中心線と交差し、（ハ）該円 弧中央部分の湾曲とは逆向きの湾曲を有する曲線となるように、上記２つの両側 に位置した点のそれぞれにおいて該円弧中央部分から当該線を延ばす工程を更に 有することを特徴とする歯車決定方法。 ３１． 請求の範囲第３０項に記載の歯車決定方法において、上記垂直弦方向厚 さの１．５倍に等しい半径を有する円の円弧として上記逆向きの湾曲を形成する 工程を更に有することを特徴とする歯車決定方法。 ３２． 請求の範囲第３１項に記載の歯車決定方法において、歯車のピッチ表面 で見たときに、他方の上記歯車の上記各噛合する歯の各長手方向歯表面が弓形の 形状を呈し、かつ、上記垂直弦方向厚さの１．５倍に等しい半径を有する単一の 円の円弧により画定されるように、当該長手方向歯表面を形成する工程を更に有 することを特徴とする歯車決定方法。 ３３． 請求の範囲第２７項に記載の歯車決定方法において、 上記２つの両側に位置した点のそれぞれにおいて上記円弧中央部分から延びる 上記線を、 （イ）上記噛合する歯車が噛み合っているときに、上記シャフトが上記好まし い最大角度で交差し； （ロ）当該線が噛合する噛合する歯の上記円弧中央部分に対して接線方向に当 該円弧中央部分の半径方向中心線を越えて延びる； ような直線として形成する工程を更に有することを特徴とする歯車決定方法。 ３４． 請求の範囲第２６項に記載の歯車決定方法であって、両方の上記噛合す る歯が上記単一のピッチ球体上の大円により画定されるピッチ円を有する場合の 歯車決定方法において、 上記歯車のうちの第１歯車のすべての歯表面の中央部分のための第１直径を有 する円及び当該噛合する歯車のうちの第２歯車のすべての歯表面の中央部分のた めの第２直径を有する円を使用する工程； を更に有することを特徴とする歯車決定方法。 ３５． 請求の範囲第３４項に記載の歯車決定方法において、 計算した上記ダイヤメトラルピッチに基づき両方の噛合する歯車の円ピッチを 決定する工程と； 決定した上記円ピッチの１／２に等しくなるように上記第１直径を選択する工 程と； 計算した上記ダイヤメトラルピッチに従って上記第１歯車の歯を形成するが、 当該第１歯車の各歯の基礎円厚さ及び深さが当該ダイヤメトラルピッチに従って 適正に寸法決めされるが該第１歯車の上記各歯間の歯みぞが該第１歯車の当該各 歯の基礎円厚さの３倍に等しくなるように１つ置きの歯を省略する工程と； 計算した上記ダイヤメトラルピッチに従った深さを有する歯を上記第２歯車に 形成するが、１つ置きの歯を省略し、上記噛合する歯車の各歯の基礎円厚さが上 記第１歯車の上記各歯間の歯みぞに実質上等しくなり、かつ、当該歯車が噛合関 係にあって上記軸線が１８０°の整合位置にあるときに、該歯車の歯が歯車カッ プリングのように共働するように、上記第１直径の３倍に等しくなるように上記 第２直径を選択する工程と； を更に有することを特徴とする歯車決定方法。 ３６． 請求の範囲第２３項に記載の歯車決定方法において、 それぞれの上記歯車のピッチ表面で見たときに、各歯の歯表面が弓形を形成す るように当該各歯車の各歯表面の全体長さを調和させるために同じ単一の円の円 弧を使用する工程； を更に有することを特徴とする歯車決定方法。 ３７． 請求の範囲第３６項に記載の歯車決定方法において、 上記ピッチ表面で見たときに、（イ）上記単一の球体及び（ロ）上記大きい方 の球体、のうちの一方の球体の表面に形成した円と同一の寸法を有し、かつ、当 該球体の中心から測った上記好ましい最大角度に等しい角度に対峙する直径を有 する円の円弧として上記全体の歯表面を形成する工程； を更に有することを特徴とする歯車決定方法。 ３８． 請求の範囲第２３項に記載の歯車決定方法において、 上記ピッチ表面で見たときに、上記第１歯車の各噛合する歯の両方の長手方向 歯表面の中央部分が上記単一の円の両側における円弧として形成されるように、 上記中央部分を構成する工程と； 上記円弧中央部分の各端部にそれぞれ隣接する２つの軸方向に延びた部分を有 する上記第１歯車の上記各歯表面の各円弧中央部分を提供する工程と； 上記ピッチ表面で見たときに、（イ）上記円弧中央部分の湾曲と逆向きの湾曲 を有し、（ロ）上記歯表面の半径方向中央線から測ったそれぞれ所定の歯表面角 度で両側に位置した２つの点のそれぞれにおいて当該円弧中央部分から接線方向 に延び、（ハ）歯の軸方向中心線に対して交差する投影面の方へ延びる曲線とし て、各延長部の表面を設計する工程と； ピッチ面内で見たときに、上記第１歯車の各歯の２つの歯表面が弓形を形成す るように、上記一対の歯車のうちの第２歯車の各歯表面の全体長さを調和させる ために第２の単一の円の円弧を使用する工程と； を更に有することを特徴とする歯車決定方法。 ３９． 請求の範囲第３８項に記載の歯車決定方法において、 上記第１の単一の円が上記垂直弦方向厚さに等しい直径を有し； 上記逆向きの湾曲が上記垂直弦方向厚さの１．５倍に匹敵する半径を有する円 の円弧により画定され； 上記第２の単一の円が上記垂直弦方向厚さの１．５倍に匹敵する半径を有する ； ことを特徴とする歯車決定方法。 ４０． 請求の範囲第３８項に記載の歯車決定方法において、 上記歯表面角度が上記好ましい最大角度にそれぞれ等しくなるように、上記第 ２歯車の上記歯表面を構成する工程と； 上記好ましい最大角度を４５°に設定する工程と； 上記軸線が上記好ましい最大角度で位置しているときに、各歯車の２以上の上 記噛合する歯が上記噛合する歯車により共有された各噛合領域で同時に噛み合う ように上記ダイヤメトラルピッチを選択する工程と； を更に有することを特徴とする歯車決定方法。 ４１． 請求の範囲第２項に記載の歯車において、 上記ピッチ表面で見たときに、上記一対の歯車のうちの上記一方の歯車の上記 各噛合する歯の上記各長手方向歯表面の上記各円弧中央部分が、各端部にそれぞ れ隣接する２つの軸方向に延びた部分を有し； 上記ピッチ表面で見たときに、上記各延長部の表面が、（イ）上記円弧中央部 分の湾曲とは逆向きの湾曲を有し、（ロ）上記歯表面の半径方向中央線から測っ たそれぞれ所定の歯表面角度で両側に位置した２つの点のそれぞれにおいて当該 円弧中央部分から接線方向に延び、（ハ）歯の軸方向中心線に対して交差する投 影面の方へ延びる曲線として、画定され； 上記ピッチ表面で見たときに、上記一対の歯車のうちの第２歯車の上記各噛合 する歯が弓形形状を有し、各歯表面が第２の単一の円の円弧により形成される； ことを特徴とする歯車。 ４２． 請求の範囲第４１項に記載の歯車において、 上記歯車のうちの上記一方の歯車が所定の円ピッチを有し； 上記一方の歯車の上記円弧中央部分の直径が上記円ピッチの１／２に等しく； （イ）上記第２歯車の弓形形状の歯を形成する上記第２単一円の円弧、及び（ ロ）当該第２歯車の上記各歯表面の各延長部の上記逆向きの湾曲が共に、上記円 ピッチの３／４に匹敵する半径を有するように形成される； ことを特徴とする歯車。 ４３． １８０°の角度から１８０°に対して所定の最大角度だけ異なる角度ま での角度範囲内の角度で可変的に交差する２つの軸線のわまりでそれぞれ回転で きる２つの素子間で回転力を伝達するためのユニバーサルカップリングにおいて 、 噛合する噛合歯を有する内歯車及び外歯車を備え、上記各歯車が上記素子の対 応する１つに連結されるようになっていて、当該対応する素子の軸線のまわりで 回転するようになっており； 上記歯車が、１８０°離れた２つの噛合領域で同時に噛み合うように単一のピ ッチ球体上の大円により画定されるピッチ円を有し； 上記球体上に形成された少なくとも一方の上記歯車の上記各噛合する歯は、当 該歯車が駆動及び被駆動関係にて回転しているときに、上記交差する軸線が１８ ０°の角度から１８０°に対して上記所定の最大角度だけ異なる角度までの連続 角度範囲にわたって変化できるように、歯車のピッチ表面で見たときに、両方の 長手方向歯表面の少なくとも中央部分が、所定の垂直弦方向歯厚に匹敵する直径 を有する単一の円の両側を形成するそれぞれの円弧により画定される； ことを特徴とするカップリング。 ４４． 請求の範囲第４３項に記載のカップリングにおいて 上記単一の円の両側を形成する上記各長手方向歯表面が、上記円弧中央部分に 隣接しそれぞれ軸方向に延びる２つの延長部を有し； 上記ピッチ表面で見たときに、上記各延長部の表面が、（イ）上記歯表面の半 径方向中央線から測ったそれぞれの所定の歯表面角度で両側に位置する２つの点 のうちの対応する点において上記円弧中央部分から延び、（ロ）歯の軸方向中心 線と交差する投影面の方へ延びる線により画定される； ことを特徴とするカップリング。 ４５． 請求の範囲第４４項に記載のカップリングにおいて、上記各歯表面延長 部の表面が上記対応する点における上記円弧中央部分に対する接線により画定さ れることを特徴とするカップリング。 ４６． 請求の範囲第４５項に記載のカップリングにおいて、上記各歯表面延長 部が直線により画定されることを特徴とするカップリング。 ４７． 請求の範囲第４５項に記載のカップリングにおいて、上記各歯表面延長 部が上記円弧中央部分の湾曲とは逆向きの湾曲を有する曲線により画定されるこ とを特徴とするカップリング。 ４８． 請求の範囲第４７項に記載のカップリングにおいて、上記逆向きの湾曲 が上記円弧中央部分の半径の３倍に匹敵する半径を有する円の円弧により画定さ れることを特徴とするカップリング。 ４９． 請求の範囲第４８項に記載のカップリングにおいて、歯車のピッチ表面 で見たときに、上記一対の歯車のうちの第２歯車の上記各噛合する歯の各長手方 向歯表面が弓形形状を有し、上記一方の歯車の歯の上記円弧中央部分の半径の３ 倍に匹敵する半径を有する単一の円の円弧により画定されることを特徴とするカ ップリング。 ５０． 請求の範囲第４４項に記載のカップリングにおいて、 上記軸線が上記所定の最大角度で位置しているとき、上記各歯が上記噛合する 歯車との噛合係合部を通り； 上記各歯表面延長部の表面が、噛合状態にある噛合する歯の円弧中央部分に対 して接線方向となり当該円弧中央部分の軸方向中心線を越えて延びる； ことを特徴とするカップリング。 ５１． 請求の範囲第４４項に記載のカップリングにおいて、上記それぞれ所定 の歯表面角度が互いに等しいことを特徴とするカップリング。 ５２． 請求の範囲第５１項に記載のカップリングにおいて、 上記各歯表面角度は、上記２つの軸線が交差する上記好ましい最大角度に等し く； 上記軸線が上記最大角度で位置しているときには、各歯車の２以上の上記噛合 する歯が上記２つの噛合領域の各々において同時に噛み合う； ことを特徴とするカップリング。 ５３． 請求の範囲第４３項に記載のカップリングにおいて、上記各噛合する歯 の上記長手方向歯表面が実質上直線状のプロフィールを有することを特徴とする カップリング。 ５４． 請求の範囲第５３項に記載のカップリングにおいて、上記直線状の歯表 面が上記各歯車の半径方向の線素子により形成されることを特徴とするカップリ ング。 ５５． 請求の範囲第５３項に記載のカップリングにおいて、上記直線状の歯表 面がスプライン形状を呈することを特徴とするカップリング。 ５６． 請求の範囲第５３項に記載のカップリングにおいて、上記実質上直線状 の歯表面の上方プロフィールが先端逃がしクラウンを含むことを特徴とするカッ プリング。 ５７． 請求の範囲第４３項に記載のカップリングにおいて、上記軸線が可変的 に交差する上記所定の最大角度が４５°であることを特徴とするカップリング。 ５８． 請求の範囲第４３項に記載のカップリングにおいて、 上記内歯車が円周方向のリップ部を有するカップ状の支持体により上記回転で きる素子の１つに連結され； 上記外歯車が円周方向の延長部を有するハブにより他方の上記回転できる素子 に連結される； ことを特徴とするカップリング。 ５９． 請求の範囲第５８項に記載のカップリングであって、上記内歯車及び外 歯車が球面軸受により噛合状態で位置している場合のカップリングにおいて、上 記球面軸受が 上記カップ状の支持体の中心に固定された内側部材と； 上記内側部材を収容するようになっていて上記ハブ内でセンタリングされた外 側部材と； を有することを特徴とするカップリング。 ６０． 請求の範囲第５９項に記載のカップリングにおいて、上記内側部材が単 一のボール軸受から成り、上記外側部材が上記ボール軸受を収容するようになっ た枠体から成ることを特徴とするカップリング。 ６１． 請求の範囲第６０項に記載のカップリングにおいて、上記単一のボール 軸受より小さな寸法の複数個のボール軸受が上記枠体と当該単一のボール軸受と の間に位置していることを特徴とするカップリング。 ６２． 請求の範囲第５８項に記載のカップリングにおいて、エラストマーブー ツが上記円周方向のリップ部と上記円周方向の延長部との間に位置していて、上 記カップ状の支持体及び上記エラストマーブーツが共働して上記内歯車及び外歯 車を包囲カバ一内で取り囲むことを特徴とするカップリング。 ６３． １８０°の角度から１８０°に対して所定の最大角度だけ異なる角度ま での角度範囲内の角度で可変的に交差する２つの軸線のわまりでそれぞれ回転で きる２つの素子間で回転力を伝達するためのユニバーサルカップリングにおいて 、 噛合する噛合歯を有する内歯車及び外歯車を備え、上記各歯車が上記素子の対 応する１つに連結されるようになっていて、当該対応する素子の軸線のまわりで 回転するようになっており； 上記歯車が、１８０°離れた２つの噛合領域で同時に噛み合うように、単一の ピッチ球体上の大円により画定されるピッチ円を有し； 歯車のピッチ表面で見たときに、少なくとも一方の上記歯車の上記各噛合する 歯の長手方向歯表面が弓形形状を有し、上記各歯表面が上記単一の球体の表面に 形成された単一の円の円弧により画定され； 上記単一の円の直径は、上記歯車が駆動及び被駆動関係にて回転しているとき に、上記交差する軸線が１８０°の角度から１８０°に対して上記所定の最大角 度だけ異なる角度までの連続角度範囲にわたって変化できるように選択された所 定の最大角度に等しい上記ピッチ球体の中心から測った角度に対峙している； ことを特徴とするカップリング。 【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年１２月２９日 【補正内容】 （１）翻訳文第４頁 しかし、これらの実施例においては、歯車は普通の内歯又は外歯伝動機構と同じ 方法で単一の噛合領域のみを共有する。もちろん、歯車の軸線は平行な平面内に 位置し、軸線間の可変的な交角は面を相対的に投影する（一方の平面を他方の平 面に投影する）ことにより測定される。 本発明の可変角度歯車装置の上述の構成のいずれかに使用するために、４つの 異なる歯車の歯の構造、即ち、円／接線（ＣＴ）構造、ダイアモンド上の円（Ｃ Ｄ）構造、「弓形」構造、及び、弓形／逆曲線（Ｌ／ＩＣ）構造を開示する。こ れらの構造については後に詳細に説明する。これらすべての構造においては、歯 車の軸線は１８０°の各側からある好ましい最大角度まで測った角度範囲にわた って可変的に交わることができ、これらすべては共通の特徴を有する。すなわち 、歯車のピッチ表面において見たときに、各噛合する歯の長手方向歯面の少なく とも中央部分は、歯車が駆動／被駆動関係にて回転しているときに、上記の好ま しい角度範囲にわたって交差軸線を変化させることができるように選択された直 径を有する単一円の円弧となる。［注：本発明の各歯車に対しては、それぞれの 「ピッチ表面」はピッチ球体である。］ 上記ＣＴ構造及びＣＤ構造においては（及びＬ／ＩＣ構造における一対のうち の一方の歯車においては）、ピッチ面において見たときに、各歯の中央部分のみ が単一円の円弧を有する。一方、弓形構造においては、各歯表面の全体の長手方 向湾曲部が単一円の円弧となる。 本発明の歯車のための好ましい構成においては、ダイヤメトラルピッチは、歯 車の軸線が好ましい最大角度で相対的に傾斜したときに、各歯車の２以上の噛合 する歯が歯車間の各噛合領域で同時に噛み合うように選択される。従来の伝動装 置の構成と同様、歯厚は、所期の負荷が噛合する多数の歯により安全に伝達され るのを保証するように選択される。 上記ＣＴ構造及びＣＤ構造においては、ピッチ面において見たときに、噛合す る各歯の両方の歯面の中央部分は、所定の直径の単一円の両側部を形成するそれ ぞれの円弧となる。 弓形構造においては、各歯表面の全体の長手方向湾曲部を形成する円弧は所定 の直径の単一円の一部である。しかし、弓形構造においては、この円は特定の球 体の表面上に形成された特定の円と同一であり、その直径は歯車の軸線間の所望 （２）翻訳文第５頁 の最大交角に等しい（球体の中心から測った）角度に対峙する。１：１の伝達比 のための弓形構造は各歯車のピッチ円が大円となるような球体上の円である。１ ：１以外の伝達比に対しては、円は２つの交わる球体のうちの大きい方の球体上 に形成される。 上記ＣＴ構造、ＣＤ構造及びＬ／ＩＣ構造は、歯車が一方向において駆動する か又は駆動されるような実施例にとって好ましい。その理由は、ＣＴ構造、ＣＤ 構造及びＬ／ＩＣ構造における歯はバックラッシュを伴わずに（即ち、最小組立 て公差で）満足に作動するからである。逆に、弓形構造における歯は、歯車の軸 線が所望の最大角度で交差したときにのみ、バックラッシュ無しで噛合する。シ ャフトの軸線が１８０°で整合したときに、弓形構造における歯間のバックラッ シュは最大値まで増大する。それ故、大きなバックラッシュが作動上の問題を生 じさせるような場合には、弓形構造は得策でない。 １：１の伝達比に対しては、歯車の歯は上方ランド部と下方ランド部との間に 直線プロフィール（輪郭）を持つように作ることができる。その理由は、（イ） 噛合する歯は相対的に「転がらず」、むしろ、ハイポイドギヤと幾分同様の方法 で、摺動接触し、（ロ）歯の直線側部は噛合する歯上の接触パターンを長くする からである。更に、後の詳細な説明から明らかなように、インボリュートプロフ ィールはＣＴ構造、ＣＤ構造及びＬ／ＩＣ構造に対して比較的採用し難い。 しかし、インボリュートプロフィールは弓形構造に対しては採用でき、このよ うなインボリュートプロフィールは１：１以外の伝達比にとって必要である。そ の理由は、歯が互いに摺動すると共に互いに転がらなければならないからである 。更に、インボリュートプロフィールは、２つの歯車が回転運動を伝達せずに転 頭運動のみを行うようなある１：１の伝達比にとって望ましい場合がある。 以下、寸法及び重量を著しく減少させると共に潤滑を容易にしながら、すべて の平面において広範囲の角度的な関節運動を可能にするような特徴を有する新規 なＣＶジョイント構造における本発明の種々の応用に沿って、本発明の歯の基本 的な構造を詳細に開示する。 図面 第１図は可変角度で交差する軸線上で整合した一対のシャフト間で１：１の比 （３）翻訳文第８頁 歯車装置 第１図ないし第５Ｂ図は一対の回転するシャフトを相互連結するための本発明 の第１実施例における一対の歯車の種々の特徴を示す。第１実施例の概略部分断 面図である第１図において、カップ状の支持体１２に固定された内歯車１０はキ ャリヤ２６のジャーナル１６内に保持されたシャフト１４にスプライン連結され る。噛合する外歯車２０は第２シャフト２４のハブ２２に回転するために固定さ れ、第２シャフトは適当な軸受２８を介してハウジング１８内で回転可能に支持 される。キャリヤ２６自体はピン３０によりハウジング１８に枢着され、軸線３ ２のまわりで回転できる。 第１図において、シャフト１４、２４はその軸線４０、４２が１８０°の整合 位置にある状態で示してある。（歯車１０、２０の歯の一部は１８０°の整合位 置にある状態で第５Ａ図に示す。）この位置において、歯車１０、２０の歯は歯 車カップリングの歯と同じ方法で互いに噛み合う。 内側部材３４と外側部材３６とから成る球面軸受は噛合する歯車１０、２０を 適正な噛合関係に維持する。すなわち、内側部材３４はシャフト１４の端部にボ ルト止めされ、外側部材３６はハブ２２と歯車２０の内部のリップ部３８との間 に捕捉される。 第２図は第１図に示す歯車装置の歯車及びシャフト部分を象徴的に示す。しか し、第２図においては、シャフト１４、２４の軸線４０、４２が「好ましい最大 角度」で（即ち、回転力が伝達されている間にシャフトの軸線が可変的に交差で きるようなある所定の最大シャフト角ｘで）交差している状態を示す。 歯車２０が軸線３２のまわりで第１方向へ角度ｘだけ枢動した状態を実線にて 示し、歯車が軸線３２のまわりで反対方向へ角度ｘだけ枢動した状態を二点鎖線 にて示す。これは、回転力が満足に伝達されている間に歯車対が可変的に枢動で きる幅広い角度範囲を示す。シャフトの軸線間のこのような可変角度相対運動中 は常に、歯車１０、２０は２つのそれぞれの噛合領域で噛み合いを維持し、各噛 合領域の中心は、歯車のそれぞれのピッチ円が軸線３２と交わる２つの点のそれ ぞれにおいて位置する。 第１図ないし第５Ｂ図に示すこの基本的な第１実施例においては、歯車１０、 ２０は、歯車のシャフトが１：１の比率で回転するときには歯車が相対回転しな （４）翻訳文第１０頁 上述のように、第５Ａ図は第１図の一対の噛合する歯車の一部を概略的に示し 、内歯車１０の軸線と外歯車２０の軸線とが１８０°位置で整合している状態を 示す。この位置において、それぞれのピッチ円１０′、２０′は一致する。一致 したピッチ円上に、内歯車の歯Ｉ₁、Ｉ₂の歯中心４４、４５及び外歯車の歯Ｅ₁ 、Ｅ₂、Ｅ₃の歯中心４６、４７、４８をそれぞれ示す。また、連続する歯中心４ ６、４７と歯中心４７、４８との間の投影弦状中心間距離ＰＣをも示す。 第５Ｂ図は第５Ａ図に示した歯車１０、２０の部分とほぼ同じ部分を概略的に 示す。しかし、第５Ｂ図においては、歯車は選択した好ましい最大角度ｘにて可 変的に交わった状態で示され、歯車の歯は各組の歯車の歯のピッチ球体の修正し て平坦にされた投影面において現されている。平坦な投影面は、各平坦な投影面 上の連続する歯間の中心間距離が歯中心間の投影された弦状距離ＰＣに等しくな るように修正される。 ［注：本発明の歯の形状を示すために使用される平坦な投影面及び幾何学的な 面形状に関しては、本発明の歯車装置は球体幾何学を基礎として考えなければな らない。すなわち、図面の平坦表面への投影は、各歯車のピッチ円が大円となる 球体の表面上の線を表す。例えば、内歯車／外歯車の組み合わせを示す第５Ｂ図 を参照すると、平坦な投影面に投影された歯車１０、２０の歯は、理論的には、 同じピッチ球体の表面上又は実質上同じ半径を有し一致する中心を有する一対の ピッチ球体のうちの対応する球体の表面上にあるものと見做すことができる。］ 第５Ｂ図から分かるように、歯車１０、２０の軸線が所定の好ましい最大角度 ｘで可変的に交わった状態でこれらの歯車が回転しているとき、噛合係合の中心 は軸線３２（このまわりで歯車が相対枢動する）に一致し、歯車間で伝達されて いる負荷は１０個の歯により共有される。すなわち、第５Ｂ図においては５個の 歯が噛合係合している状態を示すが、上述のように（そして、第１図から分かる ように）、歯車１０、２０は１８０°離間して位置した２つの噛合中心のまわり で常に同時に噛み合う。 歯車１０、２０は従来の歯車装置における噛合する平歯車及びはすば歯車と同 じ方法で相対転がりを行わず、従来のように設計された歯車の歯はユニークな歯 車の歯の設計を開発した本発明の新規な可変角度歯車装置にとって適さないこと に留意されたい。 歯車の歯の設計 （イ）基本的な設計要素 上述のように、本発明の可変角度歯車装置は１：１以外の比率で回転力を伝達 するために使用することができる。しかし、主要な応用の１つは１：１の比率で の伝達構造に関連し、以下の説明では、このような構造に適した歯車の歯の設計 について述べる。 （５）翻訳文第１９頁 対向する作業面の全体の長手方向表面の輪郭が単一の円の円弧により形成され、 歯車のピッチ表面で見たときに、各歯の２つの作業面の輪郭が弓形の形状を呈す るからである。（幾何学的には、「弓形」は球体の表面上の２つの交差する大円 により境界を定められた領域である。）本発明の弓形構造を説明するために、第 １３Ａ図及び第１３Ｂ図を参照する。 第１３Ａ図は各歯面の長手方向湾曲部を形成する円弧を決定するために使用す る幾何学的形状を示す。まず、本発明のＣＴ構造及びＣＤ構造の歯に関して説明 した方法と同じ方法で、歯車装置を使用する応用に従って所要の寸法及び強度仕 様を最初に決定し、これに基づき、歯のための適当な歯末丈寸法、ダイヤメトラ ルピッチ及び垂直弦方向厚さを選択することにより、本発明の弓形構造の歯の設 計を開始する。この情報から、歯末円１１６、歯元円１１８及びピッチ円１２０ をレイアウトすることにより外歯車１１５の横断面の簡単な形状が形成され、数 個の歯の輪郭も形成される。 次いで、所定の好ましい最大角度ｘ（この例では、２５°）が半径方向の線１ ２４、１２５間で歯車の中心１２２からレイアウトされる。そして、半径方向の 線１２４、１２５がピッチ円１２０と交わる２つの点１２７、１２８間を結ぶ弦 １２６を引く。弦１２６の長さを測定して、歯車のための弓形構造の各歯の作業 表面の全長を形成する円弧を決定する単一の円を形成するために使用される直径 値Ｘを得る。 第１３Ｂ図に示す更なる形状においては、外歯車１１５及びこれに噛合する内 歯車１３０は、その軸線が所定の好ましい最大角度（即ち、２５°）で交わった 状態で、（上述のような）修正した平坦な投影面内でレイアウトされ、歯車の軸 線が交差する枢動（ピボット）軸線は噛合中心１３２により表される。直径値Ｘ を有する円を中心１３２のまわりで描き、この円の円弧が外歯車の歯１３４の前 面及び外歯車の歯１３５の後面を形成する。中心１３２はまた、外歯車の中心を 印すために使用され、別の外歯の中心１３７、１３８が歯車１１５の半径方向中 心線１３６に沿って所定の円ピッチに等しい距離だけ（中心１３２から）離れた 位置に印される。その後、同じ直径値Ｘの円を使用し、連続する中心１３７、１ ３８等を使用することにより、他の外歯車の歯の前面及び後面を形成する。 （６）翻訳文第２０頁 同様に、噛合中心１３２の各側で円ピッチの１／２の距離に２つの点を印すこ とにより、内歯車１３０の半径方向の中心線１４１に沿って連続する歯中心１３ ９、１４０を形成する。次いで、同じ直径値Ｘの円を使用し、連続する中心１３ ９、１４０等を使用することにより、内歯車１３０の歯の前面及び後面を形成す る。歯車の製造業者にとっては容易に理解できる如く、このような弓形構造の歯 車歯は値Ｘを持つ内径を有する中空の円筒状カッタを使用することにより形成で きる。 図示のような構成のため、多くの弓形構造の歯（例えば、各共有された噛合領 域における約１０個の歯）は、歯車間のシャフト角が最大角度になったときに、 それぞれの歯面で十分に接触する。しかし、弓形構造の各歯の垂直弦方向厚さは 噛合する歯車の歯間の歯みぞほどには大きくなく、このため、シャフト角が最大 角度から１８０°の整合位置に向かって減少したときには、噛合する弓形構造の 歯間のバックラッシュは減少し、シャフト角が１８０°の整合位置に達したとき には、バックラッシュは実質上最小量となる。それ故、本発明の弓形構造の歯の 設計は常に最小バックラッシュを必要とする応用（例えば、通常の作動中に、予 期されるシャフトの回転の逆転が相対周期にて発生するような応用）には適さな い。 （ヘ）Ｌ／ＩＣ（弓形／逆曲線）構造の歯の設計 第１４Ａ及び１４Ｂ図は本発明に係る更に別の対の噛合歯の輪郭を概略的に示 す。後の説明から明らかとなる理由のため、この構造を弓形／逆曲線（Ｌ／ＩＣ ）構造と呼ぶことにする。歯の輪郭は、歯車の軸線が好ましい最大角度で交差し ている状態で、修正した平坦な投影面において示す。もちろん、このような平坦 な投影面は球状のピッチ表面を有する実際の歯車を単にシミュレートしたもので あることに留意されたい。すなわち、第１４Ａ図に示した歯車が伝統的な方法に おいてピッチ「円筒体」上で間違ってレイアウトされた場合は、重大な干渉の問 題が発生する。しかし、ピッチ球体上（又は実質上同じ半径を有し一致した中心 を有する一対のピッチ球体のうちの対応する球体上）にレイアウトした場合は、 これらの歯は、干渉及び過剰なバックラッシュを伴わずに、全調整角度範囲にわ たって噛み合う。 上述の本発明の他の歯の設計と同様、第１４Ａ、１４Ｂ図に示す歯はその形状 設計により容易に説明できる。このようなＬ／ＩＣ構造の歯に対しては、その形 状設計は、歯車のシャフトが１８０°の整合位置の各側で可変的に交差するとき の所望の最大角度ｘと共に、歯の適当な歯末丈寸法、ダイヤメトラルピッチ及び 垂直弦方向厚さを選択するための最初の決定から始まる。 【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年７月１８日 【補正内容】 ３４条補正 （１）翻訳文第３頁 １８０°の各側へ延びる（即ち、軸線が平行に整合するか又は一致するような位 置の各側へ延びる）幅広い連続範囲にわたって可能である。本明細書において使 用する「好ましい最大角度」なる用語は、歯車装置を使用している特定の応用に おける回転力の満足な伝達を得るためにシャフトを交差させねばならない（１８ ０°からいずれかの方向へ変化した）任意の角度を意味するものとする。例えば 、好ましい最大角度が４０°である場合は、可能な関節運動は１８０°の整合位 置の各側で４０°の角度まで行うことができる。これにより、回転力を伝達して いる間に、８０°の全角度にわたってシャフトの角度を相対的に調整できる。 基本的には、本発明は作動中のシャフト間の角度変化を許容した状態で２つの シャフト間で一定の速度を伝達するために一対の歯車を使用する。最も好ましい 実施例においては、シャフトの軸線は任意の平面内での共通枢点のまわりで相対 的に関節運動できる。この関節運動は、２つの歯車のピッチ円を同じ寸法とし、 これらのピッチ円を同じ球体上の大円(great circles)として常に維持させるよ うな構成を採用することにより、達成される。球体幾何学において自明の如く、 このような大円は２つの地点で交わり、交差する大円間（即ち、歯車のピッチ円 間）で球体の表面に形成される一対の弓形は球体の表面のまわりの大きなレムニ スケート(lemniscate)（８の字）を形成する。噛合する歯車間の歯接触点の相対 運動が歯車のシャフトのすべての相対角度調整においてそれぞれのレムニスケー トを描くので、２つのシャフトは一定速度で回転する。 上述のように、本発明の歯車の噛合する歯の設計及び構成に関する以下の説明 においては、各歯車のピッチ円は理論的には同じピッチ球体上の大円と見做すこ とができる。しかし、本発明の歯車の間の相対運動を考察するためには、もちろ ん、対をなす各歯車はそれぞれ理論的なピッチ表面を有しなければならない。そ れ故、本発明の各歯車はまた、同心で実質上同じ半径を有する一対のピッチ球体 のそれぞれに形成された理論的なピッチ表面を有し、各ピッチ球体がそれぞれの 軸線のまわりで回転できるものと見做すべきである。本発明の２つのそれぞれの 歯車のピッチ円は１８０°離れて位置した２つの点（即ち、「極」）で互いに交 差し、２つのピッチ球体の回転軸線は２つのピッチ球体の一致した中心において すべての交差角にて常に交わる。 本発明のこの主要構成のため、所定のピッチ円を有する内歯を備えた第１歯車 を使用し、第１歯車と同じピッチ円を有し外歯を備えた第２歯車を第１歯車に噛 合させる。これらの歯車は噛合する歯を有し、これらの歯は各極のまわりでセン タリングされた２つの領域で噛合する。歯車のピッチ円が同じ寸法を有するので 、歯車は１：１の比率で回転する。 本発明はまた、２つの外歯車を使用して１：１の比率で回転運動を伝達するよ うに、または、１：１以外の比率で回転運動を伝達するように構成できる。後者 の構成を開示した実施例においては、歯車の有効ピッチ円はそれぞれ、接点の一 方を共有する２つの異なる寸法の球体のうちの対応する球体上の大円であり、２ つの球体のうちの小さい方の球体は大きい方の球体の内側又は外側に位置する。 （２）請求の範囲 請求の範囲 １． （イ）同一の平面、及び、（ロ）相対的に投影された平行な平面、のうち の一方の平面内にあるときに交差する２つの軸線のわまりでそれぞれ回転できる ２つの素子間で回転力を伝達するための噛合する噛合歯を備えた一対の歯車にお いて、 上記各歯車が上記素子の対応する１つに固定的に取り付けできるようになって いて、当該対応する素子と互いに回転するようになっており； 上記各歯車が（ｉ）それぞれのピッチ球体の形をしたそれぞれのピッチ表面、 及び、（ii）上記それぞれのピッチ球体上の大円により画定されるそれぞれのピ ッチ円を有し； 上記２つのそれぞれのピッチ球体及び上記２つのそれぞれのピッチ円が、（イ ）当該２つのピッチ球体が同心となり、実質上同一の半径を有し、当該ピッチ円 が１８０°離れた２つの点で互いに有効に交差するような位置、及び、（ロ）該 ２つのピッチ球体が異なる寸法を有し、単一の接点をそれぞれ共有し、該ピッチ 円が該ピッチ球体により共有された上記単一の接点で互いに交差するように当該 異なる寸法の球体上に形成された大円により該ピッチ円が画定されるような位置 、のうちの１つに位置しており； 上記各噛合する歯は、当該噛合する歯の球状ピッチ表面上で見たときに、各歯 面の長手方向表面の中央部分が円の円弧により画定されるように形成された２つ の歯面を有し； 上記歯車が駆動及び被駆動関係にて回転しているときに、上記交差する軸線が １８０°の角度から１８０°とは異なる所定の最大角度までの連続角度範囲にわ たって変化できる； ことを特徴とする歯車。 ２． 請求の範囲第１項に記載の歯車において、上記一対の歯車が内歯を備えた 歯車と外歯を備えた歯車とから成ることを特徴とする歯車。 ３． 請求の範囲第１項に記載の歯車において、上記軸線が上記平行な平面内に 位置しているときには、上記一対の歯車の各歯車が外歯を有することを特徴とす る歯車。 ４． 請求の範囲第１項に記載の歯車において、上記噛合する歯の球状ピッチ表 面上で見たときに、上記歯車のうちの少なくとも第１歯車の上記各噛合する歯の 両方の長手方向歯表面の上記中央部分が所定の垂直弦方向歯厚に匹敵する直径を 有する第１の単一の円の両側を形成するそれぞれの円弧により画定されることを 特徴とする歯車。 ５． 請求の範囲第４項に記載の歯車において、 上記第１歯車の上記各長手方向歯表面の上記円弧中央部分が各端部にそれぞれ 隣接する２つの軸方向に延びる延長部を有し； 上記各延長部の表面が、上記第１歯車の上記球状ピッチ表面上で見たときに、 （イ）上記長手方向歯表面の半径方向中心線から測ったそれぞれ所定の歯表面角 度で両側に位置した２つの点のうちの対応する点において上記円弧中央部分から 延び、かつ（ロ）歯の軸方向中心線と交差する投影面の方へ延びる線により画定 される軸方向に延びた表面を有する； ことを特徴とする歯車。 ６． 請求の範囲第５項に記載の歯車において、上記各歯表面延長部の表面が上 記対応する点における上記円弧中央部分に対する接線により画定されることを特 徴とする歯車。 ７． 請求の範囲第６項に記載の歯車において、上記各歯表面延長部が直線によ り画定されることを特徴とする歯車。 ８． 請求の範囲第６項に記載の歯車において、上記各歯表面延長部が上記円弧 中央部分の湾曲とは逆向きの湾曲を有する曲線により画定されることを特徴とす る歯車。 ９． 請求の範囲第８項に記載の歯車において、上記逆向きの湾曲が上記円弧中 央部分の直径の１．５倍に等しい半径を有する円の円弧により画定されることを 特徴とする歯車。 １０． 請求の範囲第８項に記載の歯車において、上記一対の歯車のうちの第２ 歯車の上記各噛合する歯が、上記第２歯車の上記球状ピッチ表面上で見たときに 、上記第１歯車の上記噛合する歯の上記円弧中央部分を形成する上記第１の単一 の円の直径の１．５倍に匹敵する半径を有する第２の単一の円の円弧により画定 される２つの長手方向歯表面を有することを特徴とする歯車。 １１． 請求の範囲第５項に記載の歯車において、 上記軸線が上記所定の最大角度で位置しているとき、上記各歯が上記噛合する 歯車の歯との噛合係合部を通り； 上記各歯表面延長部が、上記第２歯車の噛合する歯の円弧中央部分に対して接 線を形成し、かつ、当該円弧中央部分の半径方向中心線を越えて延びる直線によ り画定される； ことを特徴とする歯車。 １２． 請求の範囲第５項に記載の歯車において、上記それぞれの所定の歯表面 角度が互いに等しいことを特徴とする歯車。 １３． 請求の範囲第１２項に記載の歯車において、 上記各歯表面角度は、上記２つの軸線が交差する上記所定の最大角度に等しく ； 上記軸線が上記所定の最大角度で位置したときには、各歯車の２以上の上記噛 合する歯が上記噛合する歯車により共有される上記各噛合領域の１つにおいて同 時に噛み合う； ことを特徴とする歯車。 １４． 請求の範囲第２項に記載の歯車において、上記歯車のうちの少なくとも 上記第１歯車の上記各噛合する歯の上記各歯表面が、当該第１歯車の半径方向中 心面内で見たときに、実質上直線のプロフィールを有することを特徴とする歯車 。 １５． 請求の範囲第１４項に記載の歯車において、上記歯表面の直線のプロフ ィールが上記第１歯車の半径方向の線に続くことを特徴とする歯車。 １６． 請求の範囲第１４項に記載の歯車において、上記歯表面の直線のプロフ ィールがスプライン形状を呈していることを特徴とする歯車。 １７． 請求の範囲第１４項に記載の歯車において、上記歯表面の直線のプロフ ィールが先端逃がしクラウンを含む上方歯末丈を有することを特徴とする歯車。 １８． 請求の範囲第２項に記載の歯車において、上記各噛合する歯の上記各歯 表面が、その歯の半径方向中心面内で見たときに、インボリュート形のプロフィ ールを有することを特徴とする歯車。 １９． 請求の範囲第１項に記載の歯車において、上記軸線が可変的に交差する 上記所定の最大角度が４５°であることを特徴とする歯車。 ２０． （イ）同一の平面、及び、（ロ）相対的に投影された平行な平面、のう ちの一方の平面内にあるときに交差する２つの軸線のわまりでそれぞれ回転でき る２つの素子間で回転力を伝達するための噛合する噛合歯を備えた一対の歯車に おいて、 上記各歯車が上記素子の対応する１つに固定的に取り付けできるようになって いて、当該対応する素子と互いに回転するようになっており、上記噛合する歯が 少なくとも１つの噛合領域を共有し； 上記各歯車が（ｉ）それぞれのピッチ球体の形をしたそれぞれのピッチ表面、 及び、（ii）上記それぞれのピッチ球体上の大円により画定されるそれぞれのピ ッチ円を有し； 上記２つのそれぞれのピッチ球体及び上記２つのそれぞれのピッチ円が、（イ ）当該２つのピッチ球体が同心となり、実質上同一の半径を有し、当該ピッチ円 が１８０°離れた２つの点で互いに有効に交差するような位置、及び、（ロ）該 ２つのピッチ球体が異なる寸法を有し、単一の接点をそれぞれ共有し、該ピッチ 円が該ピッチ球体により共有された上記単一の接点で互いに交差するように当該 異なる寸法の球体上に形成された大円により該ピッチ円が画定されるような位置 、のうちの１つに位置しており； 上記歯車のうちの少なくとも第１歯車の上記各噛合する歯は、上記第１歯車の 球状ピッチ表面上で見たときに、当該各噛合する歯の両方の長手方向表面の中央 部分が第１半径を有するそれぞれの円弧により画定されるように形成された２つ の歯面を有し； 上記一対の歯車のうちの第２歯車の上記各噛合する歯は、上記第２歯車の球状 ピッチ表面上で見たときに、上記歯車が駆動及び被駆動関係にて回転していると きに上記交差する軸線が１８０°の角度から１８０°とは異なる所定の最大角度 までの連続角度範囲にわたって変化できるように選択された第２半径を有する円 弧により、各歯面の長手方向表面が画定されるように形成された２つの歯面を有 する； ことを特徴とする歯車。 ２１． 請求の範囲第２０項に記載の歯車において、上記軸線が上記所定の最大 角度で位置するときには、各歯車の２以上の上記噛合する歯が上記噛合する歯車 により共有された上記各噛合領域の１つにおいて同時に噛み合うことを特徴とす る歯車。 ２２． 請求の範囲第２０項に記載の歯車において、 上記各ピッチ円が上記２つの接線ピッチ球体のそれぞれに形成された大円から 成り； 一方の上記接線ピッチ球体が他方の接線ピッチ球体より大きく； 上記大きい方のピッチ球体が上記第１歯車のピッチ表面を形成し； 上記第１歯車の上記各噛合する歯の長手方向歯表面を形成する上記円弧が、上 記大きい方のピッチ球体の表面に形成された円の直径であって、当該大きい方の ピッチ球体の中心から測った上記所定の最大角度に等しい角度に対峙する直径を 有するように構成され； 上記一対の歯車のうちの第２歯車の上記各噛合する歯は、当該第２歯車の対応 するピッチ球体上で見たときに、上記第１歯車の歯の上記長手方向歯表面を形成 する上記円弧と同じ直径を有する円の円弧により画定される２つの長手方向歯表 面を有する； ことを特徴とする歯車。 ２３． 請求の範囲第２０項に記載の歯車において、 上記一対の歯車のうちの第２歯車の上記各噛合する歯の各長手方向歯表面が、 当該第２歯車の上記ピッチ球体上で見たときに、円弧中央部分と、上記円弧中央 部分の端部にそれぞれ隣接する２つの軸方向に延びた延長部とを有し； 各延長部が、上記第２歯車の上記球状ピッチ表面上で見たときに、（イ）上記 円弧中央部分の湾曲とは逆向きの湾曲を有し、（ロ）上記歯表面の半径方向中心 線から測ったそれぞれ所定の歯表面角度で両側に位置した２つの点のうちの対応 する点において上記円弧中央部分から接線方向に延び、かつ（ハ）歯の軸方向中 心線と交差する投影面の方へ延びる曲線により画定される軸方向に延びた表面を 有する； ことを特徴とする歯車。 ２４． 請求の範囲第２３項に記載の歯車において、 上記歯車が所定の円ピッチを有し； 上記一対の歯車のうちの第２歯車の上記各噛合する歯の上記円弧中央部分が上 記所定の円ピッチの１／２に匹敵する直径を有する第１の単一の円の両側を形成 し； （ｉ）上記第１歯車の歯の上記長手方向表面、及び、（ii）上記第２歯車の上 記各歯表面の各延長部の上記逆向きの湾曲を形成する上記円弧がすべて、上記所 定の円ピッチの３／４に匹敵する半径を有するように構成される； ことを特徴とする歯車。 ２５． （イ）同一の平面、及び、（ロ）相対的に投影された平行な平面、のう ちの一方の平面内にあるときに可変的に互いに交差する２つの軸線のわまりでそ れぞれ回転できる２つの素子間で回転力を伝達するように設計された一対の噛合 する歯車の歯の形状を決定する方法において、 上記各噛合する歯車のためのそれぞれのピッチ表面及びそれぞれのピッチ円を 構成する構成工程であって、各ピッチ表面が対応するピッチ球体の形をしており 、上記２つのピッチ球体及び２つのピッチ円が、（イ）当該２つのピッチ球体が 同心となり、実質上同一の半径を有し、当該ピッチ円が２つの点で互いに有効に 交差し上記歯車が１：１の比率で相対的に回転している際に１８０°離れた２つ の噛合点を共有するように、該各ピッチ円が実質上同一の球体のそれぞれに形成 された大円によりそれぞれ画定されるような位置、及び、（ロ）該２つのピッチ 球体が同心ではなく、１点でのみ接線関係を有し、該ピッチ円が１点のみにおい て互いに交差し上記歯車が相対的に回転している際に単一の噛合点を共有するよ うに、該各ピッチ円が上記接線球体のそれぞれに形成された大円によりそれぞれ 画定されるような位置、のうちの１つにおいて構成される、構成工程と； （イ）上記同心のピッチ球体、及び、（ロ）上記２つの接線ピッチ球体のうち の大きい方の球体、のうちの一方に形成した大円により画定されるピッチ円を有 する一方の上記歯車のピッチ球体の所望の直径を決定する工程と； 上記２つの回転できる素子間で伝達されると予期される回転力を支えるのに十 分な垂直弦方向厚さを有する各単一の歯を提供するのに必要なダイヤメトラルピ ッチを計算する工程と； 上記各噛合する歯車のうちの少なくとも一方の歯車の各噛合する歯の各長手方 向歯表面の中央部分を、上記一方の歯車の対応するピッチ球体上で、当該歯車が 駆動及び被駆動関係にて回転しているときに上記交差する軸線が１８０°の角度 から１８０°とは異なる所定の最大角度までの連続角度範囲にわたって変化でき るように選択された直径を有する第１の単一の円の円弧として、形成する工程と ； から成ることを特徴とする歯車決定方法。 ２６． 請求の範囲第２５項に記載の歯車決定方法において、 上記第１の単一の円の円弧を使用して、両方の歯車のすべての長手方向歯表面 の少なくとも中央部分を形成する工程を更に有する； ことを特徴とする歯車決定方法。 ２７． 請求の範囲第２５項に記載の歯車決定方法において、 上記第１の単一の円の円弧を使用して、少なくとも１つの上記歯車のすべての 長手方向歯表面の少なくとも中央部分を形成する工程を更に有し、上記第１の単 一の円が上記垂直弦方向厚さに等しい直径を有する； ことを特徴とする歯車決定方法。 ２８． 請求の範囲第２７項に記載の歯車決定方法において、 上記各円弧中央部分のそれぞれの端部にそれぞれ形成された２つの拡大部を有 する上記歯車のうちの少なくとも第１歯車の上記各長手方向歯表面を提供する工 程を更に有し；上記各拡大部が上記第１歯車の軸方向において当該円弧中央部分 からの当該各歯表面の面幅を増大させるようになっており； 上記球状ピッチ表面上で見たときに、上記拡大部が（イ）上記円弧中央部分の 半径方向中心線に対するそれぞれの所定の歯表面角度で両側に位置した２つの点 のそれぞれにおいて当該円弧中央部分から延び、（ロ）該円弧中央部分の各側で 歯の軸方向中心線と交差する線により画定されるように、上記各拡大部を形成す る工程を更に有する； ことを特徴とする歯車決定方法。 ２９． 請求の範囲第２８項に記載の歯車決定方法において、 上記２つの軸線が互いに可変的に交差する上記所定の最大角度に等しい値を上 記各歯表面角度とする工程； を更に有することを特徴とする歯車決定方法。 ３０． 請求の範囲第２９項に記載の歯車決定方法において、上記各線を上記円 弧中央部分から接線方向に延びる直線として形成する工程を更に有することを特 徴とする歯車決定方法。 ３１． 請求の範囲第３０項に記載の歯車決定方法において、 上記線が（イ）上記２つの両側に位置した点のそれぞれにおいて上記円弧中央 部分に対する接線となり、（ロ）上記それぞれの所定の歯表面角度に等しい角度 で当該円弧中央部分の各側において歯の上記軸方向中心線と交差するように、当 該２つの両側に位置した点のそれぞれにおいて該円弧中央部分から当該線を延ば す工程を更に有することを特徴とする歯車決定方法。 ３２． 請求の範囲第２９項に記載の歯車決定方法において、 上記線が（イ）上記２つの両側に位置した点のそれぞれにおいて上記円弧中央 部分に対する接線となり、（ロ）当該円弧中央部分の各側において歯の上記軸方 向中心線と交差し、（ハ）該円弧中央部分の湾曲とは逆向きの湾曲を有する曲線 となるように、上記２つの両側に位置した点のそれぞれにおいて該円弧中央部分 から当該線を延ばす工程を更に有することを特徴とする歯車決定方法。 ３３． 請求の範囲第３２項に記載の歯車決定方法において、上記垂直弦方向厚 さの１．５倍に等しい半径を有する第２の円の円弧として上記逆向きの湾曲を形 成する工程を更に有することを特徴とする歯車決定方法。 ３４． 請求の範囲第３３項に記載の歯車決定方法において、上記第２歯車の上 記球状ピッチ表面上で見たときに、上記各長手方向歯表面が上記第２の円の円弧 により画定されるように、上記一対の歯車のうちの当該第２歯車の各噛合する歯 の各長手方向歯表面を形成する工程を更に有することを特徴とする歯車決定方法 。 ３５． 請求の範囲第２９項に記載の歯車決定方法において、 第１歯車の上記歯の上記２つの両側に位置した点のそれぞれから延びる上記線 を、 （イ）上記噛合する歯車が噛み合っているときに、上記素子の上記軸線が上記 所定の最大角度で交差し； （ロ）当該線が上記一対の歯車のうちの第２歯車の噛合し噛合する歯の上記円 弧中央部分に対して接線方向に当該円弧中央部分の半径方向中心線を越えて延び る； ような直線として形成する工程を更に有することを特徴とする歯車決定方法。 ３６． 請求の範囲第２５項に記載の歯車決定方法であって、両方の上記噛合す る歯が上記同心のピッチ球体上の大円により画定されるピッチ円を有する場合の 歯車決定方法において、 上記歯車のうちの第１歯車のすべての歯表面の中央部分のための第１直径を有 する円及び当該噛合する歯車のうちの第２歯車のすべての歯表面の中央部分のた めの第２直径を有する円を使用する工程； を更に有することを特徴とする歯車決定方法。 ３７． 請求の範囲第３６項に記載の歯車決定方法において、 計算した上記ダイヤメトラルピッチに基づき両方の噛合する歯車の円ピッチを 決定する工程と； 決定した上記円ピッチの１／２に等しくなるように上記第１直径を選択する工 程と； 計算した上記ダイヤメトラルピッチに従って上記第１歯車の歯を形成するが、 当該第１歯車の各歯の基礎円厚さ及び深さが当該ダイヤメトラルピッチに従って 適正に寸法決めされるが該第１歯車の上記各歯間の歯みぞが該第１歯車の当該各 歯の基礎円厚さの３倍に等しくなるように１つ置きの歯を省略する工程と； 計算した上記ダイヤメトラルピッチに従った深さを有する歯を上記第２歯車に 形成するが、１つ置きの歯を省略し、上記噛合する歯車の各歯の基礎円厚さが上 記第１歯車の上記各歯間の歯みぞに実質上等しくなり、かつ、当該歯車が噛合関 係にあって上記軸線が１８０°の整合位置にあるときに、該歯車の歯が歯車カッ プリングのように共働するように、上記第１直径の３倍に等しくなるように上記 第２直径を選択する工程と； を更に有することを特徴とする歯車決定方法。 ３８． 請求の範囲第２５項に記載の歯車決定方法において、 各歯車の各歯表面の全長を調和させるように上記第１の単一の円の円弧を使用 する工程； を更に有することを特徴とする歯車決定方法。 ３９． 請求の範囲第３８項に記載の歯車決定方法において、 （イ）上記同心のピッチ球体及び（ロ）上記寸法の異なる球体のうちの大きい 方の球体、のうちの一方の球体の表面に形成した円と同一の寸法を有し、かつ、 当該球体の中心から測った上記所定の最大角度に等しい角度に対峙する直径を有 するように、上記第１の単一の円を形成する工程； を更に有することを特徴とする歯車決定方法。 ４０． 請求の範囲第２５項に記載の歯車決定方法において、 上記第１歯車のピッチ球体上で見たときに、上記一対の歯車のうちの上記第１ 歯車の各噛合する歯の両方の長手方向歯表面が上記第１の単一の円の両側におけ る円弧として形成されるように、上記長手方向歯表面の中央部分を構成する工程 と； 上記円弧中央部分の各端部にそれぞれ隣接する２つの軸方向に延びた部分を有 する上記第１歯車の上記各歯表面の各円弧中央部分を提供する工程と； 上記ピッチ球体上で見たときに、（イ）上記円弧中央部分の湾曲とは逆向きの 湾曲を有し、（ロ）上記歯表面の半径方向中央線から測ったそれぞれ所定の歯表 面角度で両側に位置した２つの点のそれぞれにおいて当該円弧中央部分から接線 方向に延び、（ハ）歯の軸方向中心線に対して交差する投影面の方へ延びる曲線 として、各延長部の表面を設計する工程と； 上記一対の歯車のうちの第２歯車の各歯表面の全体長さを調和させるために第 ２の単一の円の円弧を使用する工程と； を更に有することを特徴とする歯車決定方法。 ４１． 請求の範囲第４０項に記載の歯車決定方法において、 上記第１の単一の円が上記垂直弦方向厚さに等しい直径を有し； 上記第２の単一の円が上記垂直弦方向厚さの１．５倍に匹敵する半径を有し； 上記第１歯車の歯表面の上記逆向きの湾曲が上記垂直弦方向厚さの１．５倍に 匹敵する半径を有する円の円弧により画定される； ことを特徴とする歯車決定方法。 ４２． 請求の範囲第４０項に記載の歯車決定方法において、 上記歯表面角度が上記所定の最大角度にそれぞれ等しくなるように、上記第１ 歯車の上記歯表面を構成する工程と； 上記所定の最大角度を４５°に設定する工程と； 上記軸線が上記所定の最大角度で位置しているときに、各歯車の２以上の上記 噛合する歯が上記噛合する歯車により共有された各噛合領域で同時に噛み合うよ うに、上記ダイヤメトラルピッチを選択する工程と； を更に有することを特徴とする歯車決定方法。 ４３． １８０°の角度から１８０°に対して所定の最大角度だけ異なる角度ま での連続角度範囲にわたって可変的に交差する２つの軸線のわまりでそれぞれ回 転できる２つの素子間で回転力を伝達するためのユニバーサルカップリングにお いて、 噛合する噛合歯を有する単一対の歯車を有し、上記一対の歯車が内歯を備えた 歯車と外歯を備えた歯車とを含み、上記各歯車が上記素子の対応する１つに固定 されて、当該対応する素子と互いに回転するようになっており； 上記各歯車がピッチ球体の形をしたそれぞれのピッチ表面を有し、上記２つの ピッチ球体が同心状態にあって実質上同一の半径を有し、当該各歯車がピッチ円 を有し、当該ピッチ円は、該ピッチ円が１８０°離れた２つの点で有効に互いに 交差するように上記実質上同心のピッチ球体のそれぞれに形成された大円により 画定され； 上記各噛合する歯は、当該噛合する歯のピッチ球体上で見たときに、上記歯表 面の長手方向表面の中央部分が円の円弧により画定されるように形成された２つ の歯面を有し； 上記歯車が駆動及び被駆動関係にて回転しているときに、上記軸線が上記連続 角度範囲にわたって上記同心のピッチ球体の中心で交差する； ことを特徴とするカップリング。 ４４． 請求の範囲第４３項に記載のカップリングにおいて 上記歯車のうちの少なくとも第１歯車の上記各噛合する歯の両方の長手方向歯 表面の上記円弧中央部分が、当該第１歯車の球状ピッチ表面上で見たときに、所 定の垂直弦方向歯厚に匹敵する直径を有する第１の単一の円の両側を形成するそ れぞれの円弧により画定されることを特徴とするカップリング。 ４５． 請求の範囲第４４項に記載のカップリングにおいて 上記第１歯車の上記各長手方向歯表面が上記円弧中央部分の端部にそれぞれ隣 接した２つの軸方向に延びる延長部を有し； 上記各延長部が、上記球状ピッチ表面上で見たときに、（イ）上記長手方向歯 表面の半径方向中央線から測ったそれぞれの所定の歯表面角度で両側に位置した ２つの点のうちの対応する点において上記円弧中央部分から延び、（ロ）歯の軸 方向中心線と交差する投影面の方へ延びる線により画定される軸方向に延びる表 面を有する； ことを特徴とするカップリング。 ４６． 請求の範囲第４５項に記載のカップリングにおいて、上記各歯表面延長 部の表面が上記両側に位置した点のうちの対応する点における上記円弧中央部分 に対する接線により画定されることを特徴とするカップリング。 ４７． 請求の範囲第４６項に記載のカップリングにおいて、上記各歯表面延長 部が直線により画定されることを特徴とするカップリング。 ４８． 請求の範囲第４６項に記載のカップリングにおいて、上記各歯表面延長 部が上記円弧中央部分の湾曲とは逆向きの湾曲を有する曲線により画定されるこ とを特徴とするカップリング。 ４９． 請求の範囲第４８項に記載のカップリングにおいて、上記逆向きの湾曲 が上記円弧中央部分の半径の３倍に匹敵する半径を有する円の円弧により画定さ れることを特徴とするカップリング。 ５０． 請求の範囲第４９項に記載のカップリングにおいて、上記一対の歯車の うちの第２歯車の上記各噛合する歯の各長手方向歯表面が、上記第２歯車のピッ チ表面上で見たときに、上記第１歯車の歯の上記円弧中央部分を形成する上記第 １の単一の円の半径の３倍に匹敵する半径を有する第２の単一の円の円弧により 画定されることを特徴とするカップリング。 ５１． 請求の範囲第４５項に記載のカップリングにおいて、上記それぞれ所定 の歯表面角度が互いに等しいことを特徴とするカップリング。 ５２． 請求の範囲第５１項に記載のカップリングにおいて、 上記各歯表面角度は、上記２つの軸線が交差する上記所定の最大角度に等しく ； 上記軸線が上記最大角度で位置しているときには、各歯車の２以上の上記噛合 する歯が上記歯車のピッチ円の２つの交点でセンタリングされた２つの噛合領域 の各々において同時に噛み合う； ことを特徴とするカップリング。 ５３． 請求の範囲第４３項に記載のカップリングにおいて、上記歯車のうちの 少なくとも第１歯車の上記各噛合する歯の上記各歯表面が、上記第１歯車の半径 方向中心面で見たときに、実質上直線状のプロフィールを有することを特徴とす るカップリング。 ５４． 請求の範囲第５３項に記載のカップリングにおいて、上記各歯表面の上 記直線状のプロフィールが上記第１歯車の半径方向の線に続くことを特徴とする カップリング。 ５５． 請求の範囲第５３項に記載のカップリングにおいて、上記各歯表面の上 記直線状のプロフィールがスプライン形状を呈することを特徴とするカップリン グ。 ５６． 請求の範囲第５３項に記載のカップリングにおいて、上記各歯表面の上 記直線状のプロフィールが先端逃がしクラウンを含む上方歯末丈を有することを 特徴とするカップリング。 ５７． 請求の範囲第４３項に記載のカップリングにおいて、上記軸線が可変的 に交差する上記所定の最大角度が４５°であることを特徴とするカップリング。 ５８． 請求の範囲第４３項に記載のカップリングにおいて、 内歯を備えた上記歯車が円周方向のリップ部を有するカップ状の支持体により 上記回転できる素子の１つに連結され； 外歯を備えた上記歯車が円周方向の延長部を有するハブにより他方の上記回転 できる素子に連結される； ことを特徴とするカップリング。 ５９． 請求の範囲第５８項に記載のカップリングにおいて、 上記カップ状の支持体に固定され当該支持体内でセンタリングされた内側部材 と； 上記内側部材を収容するようになっていて上記ハブ内でセンタリングされた外 側部材と； を有する球面軸受を更に備えたことを特徴とするカップリング。 ６０． 請求の範囲第５９項に記載のカップリングにおいて、上記内側部材が単 一のボール軸受から成り、上記外側部材が上記単一のボール軸受を収容するよう になった枠体から成ることを特徴とするカップリング。 ６１． 請求の範囲第６０項に記載のカップリングにおいて、上記単一のボール 軸受より小さな寸法の複数個のボール軸受が上記枠体と当該単一のボール軸受と の間に位置していることを特徴とするカップリング。 ６２． 請求の範囲第５８項に記載のカップリングにおいて、エラストマーブー ツが上記カップ状の支持体の上記円周方向のリップ部と上記ハブの上記延長部と の間に取り付けられていて、当該カップ状の支持体及び上記エラストマーブーツ が共働して上記歯車を包囲カバー内で取り囲むことを特徴とするカップリング。 （３）図面（第１図及び第１９図） ［符号の追加］ 【図１】 【図１９】 【手続補正書】 【提出日】１９９６年１２月２日 【補正内容】 （補正クレーム） 請求の範囲 １． （イ）同一の平面、及び、（ロ）相対的に投影された平行な平面、のうち の一方の平面内にあるときに交差する２つの軸線のわまりでそれぞれ回転できる ２つの素子間で回転力を伝達するための噛合する噛合歯を備えた一対の歯車にお いて、 上記各歯車が上記素子の対応する１つに固定的に取り付けできるようになって いて、当該対応する素子と互いに回転するようになっており； 上記各歯車が（ｉ）それぞれのピッチ球体の形をしたそれぞれのピッチ表面、 及び、（ii）上記それぞれのピッチ球体上の大円により画定されるそれぞれのピ ッチ円を有し； 上記２つのそれぞれのピッチ球体及び上記２つのそれぞれのピッチ円が、（イ ）当該２つのピッチ球体が同心となり、実質上同一の半径を有し、当該ピッチ円 が１８０°離れた２つの点で互いに有効に交差するような位置、及び、（ロ）該 ２つのピッチ球体が異なる寸法を有し、単一の接点をそれぞれ共有し、該ピッチ 円が該ピッチ球体により共有された上記単一の接点で互いに交差するように当該 異なる寸法の球体上に形成された大円により該ピッチ円が画定されるような位置 、のうちの１つに位置しており； 上記各噛合する歯は、当該噛合する歯の球状ピッチ表面上で見たときに、各歯 面の長手方向表面の中央部分が円の円弧により画定されるように形成された２つ の歯面を有し； 上記歯車が駆動及び被駆動関係にて回転しているときに、上記交差する軸線が １８０°の角度から１８０°とは異なる所定の最大角度までの連続角度範囲にわ たって変化できる； ことを特徴とする歯車。 ２． 請求の範囲第１項に記載の歯車において、上記一対の歯車が内歯を備えた 歯車と外歯を備えた歯車とから成ることを特徴とする歯車。 ３． 請求の範囲第１項に記載の歯車において、上記軸線が上記平行な平面内に 位置しているときには、上記一対の歯車の各歯車が外歯を有することを特徴とす る歯車。 ４． 請求の範囲第１項に記載の歯車において、上記噛合する歯の球状ピッチ表 面上で見たときに、上記歯車のうちの少なくとも第１歯車の上記各噛合する歯の 両方の長手方向歯表面の上記中央部分が所定の垂直弦方向歯厚に匹敵する直径を 有する第１の単一の円の両側を形成するそれぞれの円弧により画定されることを 特徴とする歯車。 ５． 請求の範囲第４項に記載の歯車において、 上記第１歯車の上記各長手方向歯表面の上記円弧中央部分が各端部にそれぞれ 隣接する２つの軸方向に延びる延長部を有し； 上記各延長部の表面が、上記第１歯車の上記球状ピッチ表面上で見たときに、 （イ）上記長手方向歯表面の半径方向中心線から測ったそれぞれ所定の歯表面角 度で両側に位置した２つの点のうちの対応する点において上記円弧中央部分から 接線方向に延び、かつ（ロ）歯の軸方向中心線と交差する投影面の方へ延びる線 により画定される軸方向に延びた表面を有し； 上記各歯表面延長部が、直線、又は、上記円弧中央部分の湾曲とは逆向きの湾 曲を有する曲線により画定される； ことを特徴とする歯車。 ６． 請求の範囲第５項に記載の歯車において、上記逆向きの湾曲が上記円弧中 央部分の直径の１．５倍に等しい半径を有する円の円弧により画定されることを 特徴とする歯車。 ７． 請求の範囲第２項に記載の歯車において、上記歯車のうちの少なくとも第 １歯車の上記各噛合する歯の上記各歯表面が、上記第１歯車の半径方向中心面で 見たときに、実質上直線状のプロフィールを有し、上記直線状のプロフィールが 、（イ）スプラインを呈するか、又は、（ロ）当該第１歯車の半径方向の線に続 き、当該各歯表面が先端逃がしクラウンを含む上方歯末丈を有することを特徴と する歯車。 ８． 請求の範囲第１項に記載の歯車において、 上記歯車のうちの少なくとも第１歯車の上記各噛合する歯は、上記第１歯車の 球状ピッチ表面上で見たときに、当該噛合する歯の両方の長手方向歯表面の中央 部分が第１半径を有するそれぞれの円弧により画定されるように形成された２つ の歯面を有し； 上記一対の歯車のうちの第２歯車の上記各噛合する歯は、上記第２歯車のピッ チ球体上で見たときに、各歯面の各長手方向表面が第２半径を有する円弧により 画定されるように形成された２つの歯面を有する； ことを特徴とする歯車。 ９． 請求の範囲第８項に記載の歯車において、 上記各ピッチ円が上記２つの接線球体のそれぞれに形成された大円からそれぞ れ成り； 一方の上記接線ピッチ球体が他方の接線ピッチ球体より大きく； 上記大きい方のピッチ球体が上記第１歯車のピッチ表面を形成し； 上記第１歯車の上記各噛合する歯の長手方向歯表面を形成する上記円弧が、上 記大きい方のピッチ球体の表面に形成された円の直径であって、当該大きい方の ピッチ球体の中心から測った上記所定の最大角度に等しい角度に対峙する直径を 有するように構成され； 上記一対の歯車のうちの第２歯車の上記各噛合する歯は、当該第２歯車の対応 するピッチ球体上で見たときに、上記第１歯車の歯の上記長手方向歯表面を形成 する上記円弧と同じ直径を有する円の円弧により画定される２つの長手方向歯表 面を有する； ことを特徴とする歯車。 １０． 請求の範囲第８項に記載の歯車において、 上記歯車が所定の円ピッチを有し； 上記一対の歯車のうちの第１歯車の上記各噛合する歯の上記円弧中央部分が上 記所定の円ピッチの１／２に匹敵する直径を有する第１の単一の円の両側を形成 し； 上記一対の歯車のうちの第１歯車の上記各噛合する歯の各長手方向歯表面が、 当該第１歯車の上記ピッチ球体上で見たときに、円弧中央部分と、上記円弧中央 部分の端部にそれぞれ隣接する２つの軸方向に延びた延長部とを有し； 各延長部が、上記第１歯車の上記球状ピッチ表面上で見たときに、（イ）上記 円弧中央部分の湾曲とは逆向きの湾曲を有し、（ロ）上記歯表面の半径方向中心 線から測ったそれぞれ所定の歯表面角度で両側に位置した２つの点のうちの対応 する点において上記円弧中央部分から接線方向に延び、かつ（ハ）歯の軸方向中 心線と交差する投影面の方へ延びる曲線により画定される軸方向に延びた表面を 有し； （ｉ）上記第１歯車の上記各歯表面の各延長部の上記逆向きの湾曲、及び、（ ii）上記第２歯車の歯の上記長手方向表面形成する上記円弧がすべて、上記所定 の円ピッチの３／４に匹敵する半径を有するように構成される； ことを特徴とする歯車。 １１． （イ）同一の平面、及び、（ロ）相対的に投影された平行な平面、のう ちの一方の平面内にあるときに可変的に互いに交差する２つの軸線のわまりでそ れぞれ回転できる２つの素子間で回転力を伝達するように設計された一対の噛合 する歯車の歯の形状を決定する方法において、 上記各噛合する歯車のためのそれぞれのピッチ表面及びそれぞれのピッチ円を 構成する構成工程であって、上記各ピッチ表面が対応するピッチ球体の形をして おり、上記２つのピッチ球体及び２つのピッチ円が、（イ）当該２つのピッチ球 体が同心となり、実質上同一の半径を有し、当該各ピッチ円が２つの点で互いに 有効に交差し上記歯車が１：１の比率で相対的に回転している際に１８０°離れ た２つの噛合点を共有するように、該各ピッチ円が実質上同一の球体のそれぞれ に形成された大円によりそれぞれ画定されるような位置、及び、（ロ）該２つの ピッチ球体が同心ではなく、１点でのみ接線関係を有し、該各ピッチ円が１点の みにおいて互いに交差し上記歯車が相対的に回転している際に単一の噛合点を共 有するように、該各ピッチ円が上記接線球体のそれぞれに形成された大円により それぞれ画定されるような位置、のうちの１つにおいて構成される、構成工程と ； （イ）上記同心のピッチ球体、及び、（ロ）上記２つの接線ピッチ球体のうち の大きい方の球体、のうちの一方に形成した大円により画定されるピッチ円を有 する一方の上記歯車のピッチ球体の所望の直径を決定する工程と； 上記２つの回転できる素子間で伝達されると予期される回転力を支えるのに十 分な垂直弦方向厚さを有する各単一の歯を提供するのに必要なダイヤメトラルピ ッチを計算する工程と； 上記各噛合する歯車のうちの少なくとも一方の歯車の各噛合する歯の各長手方 向歯表面の中央部分を、上記一方の歯車の対応するピッチ球体上で見たとき、当 該歯車が駆動及び被駆動関係にて回転しているときに上記交差する軸線が１８０ °の角度から１８０°とは異なる所定の最大角度までの連続角度範囲にわたって 変化できるように選択された直径を有する第１の単一の円の円弧として、形成す る工程と； から成ることを特徴とする歯車決定方法。 １２． 請求の範囲第１１項に記載の歯車決定方法において、 上記第１の単一の円の円弧を使用して、上記歯車のうちの少なくとも第１歯車 のすべての長手方向歯表面の少なくとも中央部分を形成する使用工程であって、 上記第１の単一の円が上記垂直弦方向厚さに等しい直径を有するような使用工程 と； 上記各円弧中央部分のそれぞれの端部にそれぞれ形成された２つの拡大部を上 記歯車のうちの少なくとも第１歯車の上記各長手方向歯表面に提供する提供工程 であって、上記各拡大部が上記第１歯車の軸方向において当該円弧中央部分から の当該各歯表面の面幅を増大させるような提供工程と； 上記球状ピッチ表面上で見たときに、上記拡大部が（イ）上記円弧中央部分の 半径方向中心線に対するそれぞれの所定の歯表面角度で両側に位置した２つの点 のそれぞれにおいて当該円弧中央部分から接線方向に延び、（ロ）該円弧中央部 分の各側で歯の軸方向中心線と交差する線により画定されるように、上記各拡大 部を形成する工程と； 上記２つの軸線が互いに可変的に交差する上記所定の最大角度に等しい値を上 記各歯表面角度とする工程と； 上記各線を、直線、又は、上記円弧中央部分の湾曲とは逆向きの湾曲であって 、上記垂直弦方向厚さの１．５倍に匹敵する半径を有する第２円の円弧により画 定される逆向きの湾曲を有する曲線として形成する工程と； 上記第２歯車の上記球状ピッチ表面上で見たときに、上記各長手方向歯表面が 上記第２の円の円弧により画定されるように、上記一対の歯車のうちの当該第２ 歯車の各噛合する歯の各長手方向歯表面を形成する工程と； を有することを特徴とする歯車決定方法。 １３． １８０°の角度から１８０°に対して所定の最大角度だけ異なる角度ま での連続角度範囲にわたって可変的に交差する２つの軸線のわまりでそれぞれ回 転できる２つの素子間で回転力を伝達するためのユニバーサルカップリングにお いて、 噛合する噛合歯を有する単一対の歯車を有し、上記一対の歯車が内歯を備えた 歯車と外歯を備えた歯車とを含み、上記各歯車が上記素子の対応する１つに固定 されて、当該対応する素子と互いに回転するようになっており； 上記各歯車がピッチ球体の形をしたそれぞれのピッチ表面を有し、上記２つの ピッチ球体が同心状態にあって実質上同一の半径を有し、当該各歯車がピッチ円 を有し、当該ピッチ円は、該ピッチ円が１８０°離れた２つの点で有効に互いに 交差するように上記実質上同心のピッチ球体のそれぞれに形成された大円により 画定され； 上記各噛合する歯は、当該噛合する歯のピッチ球体上で見たときに、各歯目面 の長手方向表面の中央部分が円の円弧により画定されるように形成された２つの 歯面を有し； 上記歯車が駆動及び被駆動関係にて回転しているときに、上記軸線が上記連続 角度範囲にわたって上記同心のピッチ球体の中心で交差する； ことを特徴とするカップリング。 １４． 請求の範囲第１３項に記載のカップリングにおいて 上記歯車のうちの少なくとも第１歯車の上記各噛合する歯の両方の長手方向歯 表面の上記円弧中央部分が、当該第１歯車の球状ピッチ表面上で見たときに、所 定の垂直弦方向歯厚に匹敵する直径を有する第１の単一の円の両側を形成するそ れぞれの円弧により画定され； 上記第１歯車の上記各長手方向歯表面が上記円弧中央部分の端部にそれぞれ隣 接した２つの軸方向に延びる延長部を有し； 上記各延長部が、上記球状ピッチ表面上で見たときに、（イ）上記長手方向歯 表面の半径方向中央線から測ったそれぞれの所定の歯表面角度で両側に位置した ２つの点のうちの対応する点において上記円弧中央部分から接線方向に延び、（ ロ）歯の軸方向中心線と交差する投影面の方へ延びる線により画定される軸方向 に延びた表面を有し； 上記各歯表面延長部が、直線、又は、上記円弧中央部分の湾曲とは逆向きの湾 曲を有する曲線により画定される； ことを特徴とするカップリング。 １５． 請求の範囲第１４項に記載のカップリングにおいて、上記第１歯車の上 記各長手方向歯表面の上記逆向きの湾曲が上記円弧中央部分の半径の３倍に匹敵 する半径を有する円の円弧により画定され； 上記一対の歯車のうちの第２歯車の上記各噛合する歯の各長手方向歯表面が、 上記第２歯車のピッチ表面上で見たときに、上記第１歯車の歯の上記円弧中央部 分を形成する上記第１の単一の円の半径の３倍に匹敵する半径を有する第２の単 一の円の円弧により画定される； ことを特徴とするカップリング。 １６． 請求の範囲第１３項に記載のカップリングにおいて、上記歯車のうちの 少なくとも第１歯車の上記各噛合する歯の上記各歯表面が、上記第１歯車の半径 方向中心面で見たときに、実質上直線状のプロフィールを有し、上記直線状のプ ロフィールが、（イ）スプライン形状を呈するか又は上記第１歯車の半径方向の 線に続き、（ロ）先端逃がしクラウンを含む上方歯末丈を有することを特徴とす るカップリング。 １７． 請求の範囲第１３項に記載のカップリングにおいて、 内歯を備えた上記歯車が円周方向のリップ部を有するカップ状の支持体により 上記回転できる素子の１つに連結され； 外歯を備えた上記歯車が円周方向の延長部を有するハブにより他方の上記回転 できる素子に連結され； 更に、 （イ）上記カップ状の支持体に固定され当該支持体内でセンタリングされた内 側部材と； （ロ）上記内側部材を収容するようになっていて上記ハブ内でセンタリングさ れた外側部材と； を有する球面軸受を備えたことを特徴とするカップリング。 １８． 請求の範囲第１７項に記載のカップリングにおいて、上記内側部材が単 一のボール軸受から成り、上記外側部材が上記単一のボール軸受を収容するよう になった枠体から成ることを特徴とするカップリング。 １９． 請求の範囲第１８項に記載のカップリングにおいて、上記単一のボール 軸受より小さな寸法の複数個のボール軸受が上記枠体と当該単一のボール軸受と の間に位置していることを特徴とするカップリング。 ２０． 請求の範囲第１７項に記載のカップリングにおいて、エラストマーブー ツが上記カップ状の支持体の上記円周方向のリップ部と上記ハブの上記延長部と の間に取り付けられていて、当該カップ状の支持体及び上記エラストマーブーツ が共働して上記歯車を包囲カバー内で取り囲むことを特徴とするカップリング。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． １８０°の角度から１８０°に対して２°以上異なる角度までの連続角度 範囲にわたる角度で可変的に交差する２つの軸線のわまりでそれぞれ回転できる ２つの素子間で回転力を伝達するための可変角度歯車装置において、 噛合する噛合歯を有する一対の歯車を備え； 上記各歯車が上記素子の対応する１つに連結されるようになっていて、当該対 応する素子の軸線のまわりで回転するようになっており； 上記一対の歯車の各噛合する歯は、当該歯車が駆動及び被駆動関係にて回転し ているときに上記交差する軸線が上記連続角度範囲にわたって変化できるように 、形成されている； ことを特徴とする歯車装置。 ２． 請求の範囲第１項に記載の歯車装置において、上記一対の歯車が内歯車と 外歯車とから成ることを特徴とする歯車装置。 ３． 請求の範囲第１項に記載の歯車装置において、上記一対の歯車が一対の外 歯車から成ることを特徴とする歯車装置。 ４． 請求の範囲第１項に記載の歯車装置において、上記各噛合する歯の長手方 向歯表面の少なくとも中央部分が、上記歯車のピッチ面内で見たときに、単一の 円弧により形成されることを特徴とする歯車装置。 ５． 請求の範囲第４項に記載の歯車装置において、 上記軸線が１８０°の角度から１８０°に対して２°以上異なる所定の好まし い最大角度までの範囲の角度で可変的に交差し； 上記一対の歯車が内歯車と外歯車とから成り； 上記各歯車のピッチ円が、（イ）単一の球体、及び、（ロ）交点の一点を共有 する２つの異なる寸法の球体のうちの１つ、のいずれかに形成した大円によりそ れぞれ画定される； ことを特徴とする歯車装置。 ６． 請求の範囲第５項に記載の歯車装置において、 上記歯車の上記ピッチ円が上記単一の球体上の両方の大円により画定され； 上記内歯車及び上記外歯車の上記噛合する歯が１８０°離れてセンタリングさ れた２つの噛合領域で同時に噛み合う； ことを特徴とする歯車装置。 ７． 請求の範囲第５項に記載の歯車装置において、少なくとも一方の上記歯車 の上記各噛合する歯の両方の長手方向歯表面の上記中央部分が、上記ピッチ面内 で見たときに、所定の直径の単一の円の両側を形成するそれぞれの円弧により形 成されることを特徴とする歯車装置。 ８． 請求の範囲第７項に記載の歯車装置において、 上記各歯表面の各円弧中央部分が各端部にそれぞれ隣接する２つの軸方向に延 びる延長部を有し； 上記各延長部の表面が、上記ピッチ面内で見たときに、（イ）上記歯表面の半 径方向中心線から測ったそれぞれ所定の歯表面角度で反対方向に位置した２つの 点のうちの対応する点において上記円弧中央部分から延び、かつ（ロ）歯の軸方 向中心線と交差する投影面の方へ延びる線により画定される； ことを特徴とする歯車装置。 ９． 請求の範囲第８項に記載の歯車装置において、上記各歯表面延長部の表面 が上記対応する点における上記円弧中央部分に対する接線により画定されること を特徴とする歯車装置。 １０． 請求の範囲第９項に記載の歯車装置において、上記各歯表面延長部が直 線により画定されることを特徴とする歯車装置。 １１． 請求の範囲第９項に記載の歯車装置において、上記各歯表面延長部が上 記円弧中央部分の湾曲とは逆向きの湾曲を有する曲線により画定されることを特 徴とする歯車装置。 １２． 請求の範囲第１１項に記載の歯車装置において、上記逆向きの湾曲が上 記円弧中央部分の半径の３倍に等しい半径を有する円弧により画定されることを 特徴とする歯車装置。 １３． 請求の範囲第８項に記載の歯車装置において、 上記軸線が上記好ましい最大角度で位置しているとき、上記各歯が上記噛合す る歯車の歯との噛合係合部を通り； 上記各歯表面延長部が、噛合し噛合する歯の円弧中央部分に対して接線を形成 し、かつ、当該円弧中央部分の軸方向中心線を越えて延びる直線により画定され る； ことを特徴とする歯車装置。 １４． 請求の範囲第８項に記載の歯車装置において、それぞれの上記所定の歯 表面角度が互いに等しいことを特徴とする歯車装置。 １５． 請求の範囲第１４項に記載の歯車装置において、 上記各歯表面角度は、上記２つの軸線が交差する上記好ましい最大角度に等し く； 上記軸線が上記好ましい最大角度で位置したときには、各歯車の２以上の上記 噛合する歯が上記噛合する歯車により共有される上記各噛合領域で同時に噛み合 う； ことを特徴とする歯車装置。 １６． 請求の範囲第５項に記載の歯車装置において、上記歯車のうちの少なく とも一方の歯車の上記各噛合する歯が、上記ピッチ面内で見たときに、弓形構造 の形をしており、各歯表面が円弧により画定されることを特徴とする歯車装置。 １７． 請求の範囲第１６項に記載の歯車装置において、上記各噛合する歯が、 上記ピッチ面内で見たときに、（イ）上記単一の球体、及び、（ロ）上記交差す る２つの球体のうちの大きい方の球体、のいずれかの表面に形成した円と寸法が 同一の円の円弧により画定され、当該円が、上記球体の中心から測った上記好ま しい最大角度に等しい角度に対峙する直径を有することを特徴とする歯車装置。 １８． 請求の範囲第１７項に記載の歯車装置において、上記軸線が上記好まし い最大角度で位置するときには、各歯車の２以上の上記噛合する歯が上記噛合す る歯車により共有される上記各噛合領域で同時に噛み合うことを特徴とする歯車 装置。 １９． 請求の範囲第５項に記載の歯車装置において、上記各噛合する歯の歯表 面が実質上直線のプロフィールを有することを特徴とする歯車装置。 ２０． 請求の範囲第１９項に記載の歯車装置において、上記直線の歯表面が上 記各歯車の半径方向の線素子により形成されることを特徴とする歯車装置。 ２１． 請求の範囲第１９項に記載の歯車装置において、上記直線の歯表面がス プライン形状をしており、上記噛合する歯が下方ランド部から上方ランド部まで 等しい幅の側部を有することを特徴とする歯車装置。 ２２． 請求の範囲第１９項に記載の歯車装置において、上記実質上直線の歯表 面の上方プロフィールが小さな先端逃がしクラウンを有することを特徴とする歯 車装置。 ２３． 請求の範囲第５項に記載の歯車装置において、上記各噛合する歯の歯表 面がインボリュート形のプロフィールを有することを特徴とする歯車装置。 ２４． 請求の範囲第１項に記載の歯車装置において、上記軸線が可変的に交差 する上記所定の最大角度が４５°であることを特徴とする歯車装置。 ２５． １８０°の角度から１８０°に対して２°以上異なる好ましい最大角度 までの所定の連続角度範囲にわたって互いに可変的に交差する２つの軸線のわま りでそれぞれ回転できる２つの素子間で回転力を伝達するための弓形構造の歯車 装置において、 少なくとも１つの噛合領域を共有する噛合する歯を有する一対の歯車であって 、各歯車が対応する上記素子と互いに回転するようになっている一対の歯車を備 え； 少なくとも一方の上記歯車の各噛合する歯の歯表面が、当該歯車のピッチ面内 で見たときに、弓形の形状を有し、該各歯表面は、上記歯車が駆動及び被駆動関 係にて回転しているときに上記交差する軸線が上記連続角度範囲にわたって連続 的に変化できるように選択された直径を有する単一の円の円弧として形成されて いる； ことを特徴とする歯車装置。 ２６． 請求の範囲第２５項に記載の弓形構造の歯車装置において、上記軸線が 上記好ましい最大角度で位置するときには、各歯車の２以上の上記噛合する歯が 上記各噛合領域で同時に噛み合うことを特徴とする歯車装置。 ２７． 請求の範囲第２５項に記載の弓形構造の歯車装置において、 各歯車のピッチ円が、（イ）単一の球体、及び、（ロ）交点の一点を共有する ２つの異なる寸法の球体のうちの１つ、のいずれかに形成した大円によりそれぞ れ画定される； ことを特徴とする歯車装置。 ２８． 請求の範囲第２７項に記載の弓形構造の歯車装置において、 上記歯車の上記ピッチ円が共に、上記単一の球体上の大円から成り； 内歯車及び外歯車の上記噛合する歯が１８０°離れてセンタリングされた２つ の噛合領域で同時に噛み合う； ことを特徴とする歯車装置。 ２９． 請求の範囲第２７項に記載の弓形構造の歯車装置において、 上記各弓形の歯表面のための円弧を形成するために使用される上記単一の円が 上記単一の球体の表面上に形成された円から成り； 上記円の直径が上記球体の中心から測った上記好ましい最大角度に等しい角度 に対峙している； ことを特徴とする歯車装置。 ３０． 請求の範囲第２８項に記載の弓形構造の歯車装置において、 各歯車の上記ピッチ円が上記２つの交差する球体の対応する１つに形成された 大円からそれぞれ成り； 上記各弓形の歯表面のための円弧を形成するために使用される上記単一の円が 大きい方の上記球体の表面上に形成された円から成り； 上記円の直径が上記大きい方の球体の中心から測った上記好ましい最大角度に 等しい角度に対峙している； ことを特徴とする歯車装置。 ３１． 請求の範囲第２５項に記載の弓形構造の歯車装置において、少なくとも 一方の上記歯車の上記各噛合する歯の両方の長手方向歯表面の中央部分が、上記 ピッチ面内で見たときに、所定の直径を有する単一の円の両側を形成するそれぞ れの円弧により画定されることを特徴とする歯車装置。 ３２． 請求の範囲第３１項に記載の弓形構造の歯車装置において、 上記各歯表面の各円弧中央部分が各端部にそれぞれ隣接する２つの軸方向に延 びる延長部を有し； 上記各延長部の表面が、上記ピッチ面内で見たときに、（イ）上記円弧中央部 分の湾曲とは逆向きの湾曲を有し、（ロ）上記歯表面の半径方向中心線から測っ たそれぞれ所定の歯表面角度で反対方向に位置した２つの点のうちの対応する点 において上記円弧中央部分から延び、当該円弧中央部分に対して接線状態で接触 し、かつ（ハ）歯の軸方向中心線と交差する投影面の方へ延びる曲線により画定 される； ことを特徴とする歯車装置。 ３３． 請求の範囲第３２項に記載の弓形構造の歯車装置において、上記逆向き の湾曲が上記円弧中央部分の半径の３倍に等しい半径を有する円弧により画定さ れることを特徴とする歯車装置。 ３４． 請求の範囲第２５項に記載の歯車装置において、上記軸線が可変的に交 差する上記所定の最大角度が４５°であることを特徴とする歯車装置。 ３５． １８０°の角度から１８０°に対して２°以上異なる好ましい最大角度 までの所定の連続角度範囲にわたって互いに可変的に交差する２つの軸線のわま りでそれぞれ回転できる２つの素子間で回転力を伝達するための可変角度歯車装 置における一対の噛合する歯車の歯の形状を決定する方法であって、上記各噛合 する歯が（イ）上記歯車が１：１の比率で回転している間に少なくとも１つの噛 合領域を共有するようにする単一の球体、及び、（ロ）当該歯車が１：１以外の 比率で相対的に回転している間に単一の噛合領域のみをを共有するようにする、 交点の一点を共有する２つの異なる寸法の球体のうちの１つ、のいずれかに形成 した大円によりそれぞれ画定されるピッチ円を有する可変角度歯車装置における 一対の噛合する歯車の歯の形状を決定する方法において、 （イ）上記単一の球体、及び、（ロ）上記２つの交差する球体のうちの大きい 方の球体、のうちの一方に形成した大円により画定されるピッチ円を有する一方 の上記歯車のピッチ表面の所望の直径を決定する工程と； 上記２つの回転できる素子間で伝達されると予期される回転力を支えるのに十 分な垂直円厚さを有する各単一の歯を提供するのに必要なダイヤメトラルピッチ を計算する工程と； 少なくとも一方の上記噛合する歯車の上記各噛合する歯の各歯表面の少なくと も中央部分を、それぞれの当該歯車のピッチ面内で見たときに、該歯車が駆動及 び被駆動関係にて回転しているときに上記交差する軸線が上記所定の連続角度範 囲にわたって変化できるように選択された直径を有する単一の円の円弧として、 形成する工程と； から成ることを特徴とする歯車決定方法。 ３６． 請求の範囲第３５項に記載の歯車決定方法において、 同じ単一の円の円弧を使用して、各歯車のすべての歯表面の少なくとも中央部 分を形成する工程を更に有する； ことを特徴とする歯車決定方法。 ３７． 請求の範囲第３５項に記載の歯車決定方法において、 上記各円弧中央部分の両側にそれぞれ形成された２つの拡大部を有する上記歯 車のうちの少なくとも一方の歯車の上記各歯表面を提供する工程を更に有し；上 記各拡大部が関連する歯車のそれぞれ軸方向において当該円弧中央部分からの当 該各歯表面の面幅を増大させるようになっており； 上記各拡大部は、上記ピッチ面内で見たときに、その長手方向表面が（イ）そ れぞれ所定の歯表面角度で両側に位置した２つの点のそれぞれにおける上記円弧 中央部分から当該円弧中央部分の半径方向中心線へ延び、（ロ）該円弧中央部分 の各側で歯の軸方向中心線と交差する線により画定される； ことを特徴とする歯車決定方法。 ３８． 請求の範囲第３７項に記載の歯車決定方法において、 上記２つの軸線が互いに可変的に交差する上記好ましい最大角度に等しい値を 上記各歯表面角度とする工程； を更に有することを特徴とする歯車決定方法。 ３９． 請求の範囲第３８項に記載の歯車決定方法において、 上記２つの両側に位置した点のそれぞれにおいて上記円弧中央部分から延びる 上記線は、この線が、 （イ）上記各点において上記円弧中央部分に対する接線となり； （ロ）上記それぞれの所定の歯表面角度に等しい角度で、上記円弧中央部分の 各側において歯の上記軸方向中心線と交差する； ように形成されていることを特徴とする歯車決定方法。 ４０． 請求の範囲第３８項に記載の歯車決定方法において、上記円弧中央部分 に対して接線方向に延びる上記各線が直線であることを特徴とする歯車決定方法 。 ４１． 請求の範囲第３８項に記載の歯車決定方法において、上記円弧中央部分 に対して接線方向に延びる上記各線が当該円弧中央部分の湾曲とは逆向きの湾曲 を有する曲線であることを特徴とする歯車決定方法。 ４２． 請求の範囲第４１項に記載の歯車決定方法において、上記逆向きの湾曲 が上記円弧中央部分の半径の３倍に等しい半径を有する円弧により画定されるこ とを特徴とする歯車決定方法。 ４３． 請求の範囲第３８項に記載の歯車決定方法において、 上記２つの両側に位置した点のそれぞれにおいて上記円弧中央部分から延びる 線は、 （イ）上記噛合する歯車が噛み合っているときに、上記シャフトが上記好まし い最大角度で交差し； （ロ）当該線が噛合する噛合する歯の上記円弧中央部分に対して接線方向とな り、当該円弧中央部分の軸方向中心線を越えて延びる； ように形成されていることを特徴とする歯車決定方法。 ４４． 請求の範囲第３７項に記載の歯車決定方法であって、両方の上記噛合す る歯が上記単一の球体上の大円により画定されるピッチ円を有する場合の歯車決 定方法において、 上記歯車のうちの第１歯車の中央部分のための第１直径を有する円及び当該噛 合する歯車のうちの第２歯車のすべての歯表面の中央部分のための第２直径を有 する円を使用する工程； を更に有することを特徴とする歯車決定方法。 ４５． 請求の範囲第４４項に記載の歯車決定方法において、 計算した上記ダイヤメトラルピッチに基づき両方の噛合する歯車の円ピッチを 決定する工程と； 決定した上記円ピッチの１／２に等しくなるように上記第１直径を選択する工 程と； 計算した上記ダイヤメトラルピッチに従って上記第１歯車の歯を形成するが、 当該第１歯車の基礎円厚さ及び深さが当該ダイヤメトラルピッチに従って適正に 寸法決めされるが該第１歯車の上記各歯間の歯みぞが該第１歯車の当該各歯の基 礎円厚さの３倍に等しくなるように１つ置きの歯を省略する工程と； 計算した上記ダイヤメトラルピッチに従った深さを有する歯を上記第２歯車に 形成するが、１つ置きの歯を省略し、上記噛合する歯車の各歯の基礎円厚さが上 記第１歯車の上記各歯間の歯みぞに実質上等しくなり、かつ、当該歯車が噛合関 係にあって上記軸線が１８０°の整合位置にあるときに、該歯車の歯が歯車カッ プリングのように共働するように、上記第１直径の３倍に等しくなるように上記 第２直径を選択する工程と； を更に有することを特徴とする歯車決定方法。 ４６． 請求の範囲第３５項に記載の歯車決定方法において、 それぞれの上記歯車のピッチ面内で見たときに、各歯の歯表面が弓形を形成す るように当該各歯車の各歯表面の全体長さを調和させるために同じ単一の円の円 弧を使用する工程； を更に有することを特徴とする歯車決定方法。 ４７． 請求の範囲第４６項に記載の歯車決定方法において、 接線面内で見たときに、（イ）上記単一の球体及び（ロ）上記大きい方の球体 のうちの一方の球体の表面に形成した円と同一の寸法を有し、かつ、当該球体の 中心から測った上記好ましい最大角度に等しい角度に対峙する直径を有する円の 円弧として上記全体の歯表面を形成する工程； を更に有することを特徴とする歯車決定方法。 ４８． 請求の範囲第３５項に記載の歯車決定方法において、 ピッチ面内で見たときに、上記第１歯車の各歯の２つの歯表面が弓形を形成す るように上記一対の歯車のうちの第１歯車の各歯表面の全体長さを調和させるた めに同じ単一の円の円弧を使用する工程と； 上記ピッチ面内で見たときに所定の直径の単一の円の両側における円弧として 形成されるように、上記一対の歯車のうちの第２歯車の各噛合する歯の両方の長 手方向歯表面の中央部分を形成する工程と； 上記円弧中央部分の各端部にそれぞれ隣接する２つの軸方向に延びた部分を有 する上記第２歯車の上記各歯表面の各円弧中央部分を提供する工程と； 上記ピッチ面内で見たときに、（イ）上記円弧中央部分の湾曲と逆向きの湾曲 を有し、（ロ）上記歯表面の半径方向中央線から測ったそれぞれ所定の歯表面角 度で当該円弧中央部分から接線方向に延び、（ハ）歯の軸方向中心線に対して交 差する投影面の方へ延びる曲線として、各延長部の表面を設計する工程と； を更に有することを特徴とする歯車決定方法。 ４９． 請求の範囲第４８項に記載の歯車決定方法において、上記逆向きの湾曲 が上記第２歯車の上記円弧中央部分の半径の３倍に匹敵する半径を有する円の円 弧により画定されることを特徴とする歯車決定方法。 ５０． 請求の範囲第４８項に記載の歯車決定方法において、 上記歯表面角度が上記好ましい最大角度にそれぞれ等しくなるように、上記第 ２歯車の上記歯表面を形成する工程と； 上記好ましい最大角度を４５°に設定する工程と； 上記軸線が上記好ましい最大角度で位置しているときに、各歯車の２以上の上 記噛合する歯が上記噛合する歯車により共有された各噛合領域で同時に噛み合う ように上記ダイヤメトラルピッチを選択する工程と； を更に有することを特徴とする歯車決定方法。 ５１． １８０°の角度から１８０°に対して２°以上異なる好ましい最大角度 までの連続角度範囲にわたる角度で可変的に交差する２つの軸線のわまりでそれ ぞれ回転できる２つの素子間で回転力を伝達するためのユニバーサルカップリン グにおいて、 噛合する噛合歯を有する内歯車及び外歯車を備え； 上記各歯車が上記素子の対応する１つに連結されるようになっていて、当該対 応する素子の軸線のまわりで回転するようになっており； 上記一対の歯車の各噛合する歯は、当該歯車が駆動及び被駆動関係にて回転し ているときに上記交差する軸線が上記好ましい最大角度から１８０°までの上記 連続角度範囲にわたって変化できるように、形成されている； ことを特徴とするカップリング。 ５２． 請求の範囲第５１項に記載のカップリングにおいて、歯車のピッチ面内 で見たときに、上記各噛合する歯の長手方向の歯表面の中央部分が単一の円の円 弧により画定されることを特徴とするカップリング。 ５３． 請求の範囲第５１項に記載のカップリングにおいて、上記歯車のピッチ 円は、当該歯車が１８０°離れた２つの噛合領域で同時に噛み合うように単一の 球体上の大円により画定されることを特徴とするカップリング。 ５４． 請求の範囲第５２項に記載のカップリングにおいて、上記ピッチ面内で 見たときに、少なくとも一方の上記歯車の上記各噛合する歯の両方の歯表面の上 記中央部分が所定の直径を有する同じ単一の円の両側に形成されることを特徴と するカップリング。 ５５． 請求の範囲第５４項に記載のカップリングにおいて、 上記単一の円の両側に形成された上記各歯表面が、上記円弧中央部分に隣接し それぞれ軸方向に延びる２つの延長部を有し； 上記ピッチ面内で見たときに、上記各延長部が、（イ）上記歯表面の半径方向 中央線から測ったそれぞれの所定の歯表面角度で両側に位置する２つの点のうち の対応する点において上記円弧中央部分から延び、（ロ）歯の軸方向中心線と交 差する投影面の方へ延びる線により画定されることを特徴とするカップリング。 ５６． 請求の範囲第５５項に記載のカップリングにおいて、上記各歯表面延長 部の表面が上記対応する点における上記円弧中央部分に対する接線により画定さ れることを特徴とするカップリング。 ５７． 請求の範囲第５６項に記載のカップリングにおいて、上記各歯表面延長 部が直線により画定されることを特徴とするカップリング。 ５８． 請求の範囲第５６項に記載のカップリングにおいて、上記各歯表面延長 部が上記円弧中央部分の湾曲とは逆向きの湾曲を有する曲線により画定されるこ とを特徴とするカップリング。 ５９． 請求の範囲第５８項に記載のカップリングにおいて、上記逆向きの湾曲 が上記円弧中央部分の半径の３倍に匹敵する半径を有する円の円弧により画定さ れることを特徴とするカップリング。 ６０． 請求の範囲第５５項に記載のカップリングにおいて、 上記軸線が上記好ましい最大角度で位置しているとき、上記各歯が上記噛合す る歯車との噛合係合部を通り； 上記各歯表面延長部の表面が、噛合状態にある噛合する歯車の円弧中央部分に 対して接線方向となり当該円弧中央部分の軸方向中心線を越えて延びることを特 徴とするカップリング。 ６１． 請求の範囲第５５項に記載のカップリングにおいて、上記それぞれ所定 の歯表面角度が互いに等しいことを特徴とするカップリング。 ６２． 請求の範囲第６１項に記載のカップリングにおいて、 上記各歯表面角度は、上記２つの軸線が交差する上記好ましい最大角度に等し く； 上記軸線が上記最大角度で位置しているときには、各歯車の２以上の上記噛合 する歯が上記２つの噛合領域の各々において同時に噛み合う； ことを特徴とするカップリング。 ６３． 請求の範囲第５１項に記載のカップリングにおいて、上記各噛合する歯 の歯表面が実質上直線状のプロフィールを有することを特徴とするカップリング 。 ６４． 請求の範囲第６３項に記載のカップリングにおいて、上記直線状の歯表 面が上記各歯車の半径方向の線素子により形成されることを特徴とするカップリ ング。 ６５． 請求の範囲第６３項に記載のカップリングにおいて、上記直線状の歯表 面がスプライン形状を呈し、上記噛合する歯が下方ランド部から上方ランド部に わたって等しい幅の側部を有することを特徴とするカップリング。 ６６． 請求の範囲第６３項に記載のカップリングにおいて、上記実質上直線状 の歯表面の上方プロフィールが小さな先端逃がしクラウンを含むことを特徴とす るカップリング。 ６７． 請求の範囲第５１項に記載のカップリングにおいて、上記軸線が可変的 に交差する上記所定の最大角度が４５°であることを特徴とするカップリング。 ６８． 請求の範囲第５３項に記載のカップリングにおいて、 上記内歯車が円周方向のリップ部を有するカップ状の支持体により上記回転で きる素子の１つに連結され； 上記外歯車が円周方向の延長部を有するハブにより他方の上記回転できる素子 に連結される； ことを特徴とするカップリング。 ６９． 請求の範囲第６８項に記載のカップリングであって、上記内歯車及び外 歯車が球面軸受により噛合状態で位置している場合のカップリングにおいて、上 記球面軸受が 上記カップ状の支持体の中心に固定された内側部材と； 上記内側部材を収容するようになっていて上記ハブ内でセンタリングされた外 側部材と； を有することを特徴とするカップリング。 ７０． 請求の範囲第６９項に記載のカップリングにおいて、上記内側部材が単 一のボール軸受から成り、上記外側部材が上記ボール軸受を収容するようになっ た枠体から成ることを特徴とするカップリング。 ７１． 請求の範囲第７０項に記載のカップリングにおいて、上記単一のボール 軸受より小さな寸法の複数個のボール軸受が上記枠体と当該単一のボール軸受と の間に位置していることを特徴とするカップリング。 ７２． 請求の範囲第６８項に記載のカップリングにおいて、エラストマーブー ツが上記円周方向のリップ部と上記円周方向の延長部との間に位置していて、上 記カップ状の支持体及び上記エラストマーブーツが共働して上記内歯車及び外歯 車を包囲カバー内で取り囲むことを特徴とするカップリング。 ７３． 請求の範囲第４項に記載の歯車装置において、 上記ピッチ面内で見たとき、上記一対の歯車のうちの第１歯車の上記各噛合す る歯が弓形の形状を有し、各歯表面が円の円弧により画定され； 上記ピッチ面内で見たとき、上記一対の歯車のうちの第２歯車の上記各噛合す る歯の両方の長手方向歯表面の上記中央部分が所定の直径の単一の円の両側を形 成するそれぞれの円弧により画定され、上記各歯表面の上記各円弧中央部分が対 応する各端部にそれぞれ隣接する２つの軸方向に延びる部分を有し； 上記ピッチ面内で見たとき、上記各延長部の表面が、（イ）上記円弧中央部分 の湾曲とは逆向きの湾曲を有し、（ロ）上記歯表面の半径方向中心線から測った それぞれの所定の歯表面角度で両側に位置した２つの点のうちの対応する点にお いて当該円弧中央部分に対する接線として延び、（ハ）歯の軸方向中心線と交差 する投影面の方へ延びる曲線により画定される； ことを特徴とする歯車装置。 ７４． 請求の範囲第７３項に記載の歯車装置において、 上記第２歯車の上記各噛合する歯の両方の長手方向歯表面の上記円弧中央部分 を形成する上記単一の円の直径が、上記一対の噛合する歯車の円ピッチの１／２ に等しく； （イ）上記第１歯車の弓形形状の歯を形成する上記単一の円の円弧、及び、（ ロ）上記第２歯車の上記各歯表面の各延長部の逆向きの湾曲が共に、上記歯車の 上記円ピッチの３／４に匹敵する半径を有する円の円弧として形成される； ことを特徴とする歯車装置。